ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

INGENIERIA EN CONTROL Y AUTOMATIZACION

PROYECTO; 6 SEMESTRENOMBRE DEL PROYECTO:CONTROL DE MOTORES TRIFASICOS.ASIGNATURA:MAQUINAS ELECTRICAS II

I N T E G R A N T E S D E L E Q U I P O:AYALA SOLARES CARLOSBAOS MENDEZ LEENIMGUTIERREZ ENCIZO ALAN

GRUPO:6AM2PROFESORA:CARMONA RIVEROS MARIA ALEJANDRA

FECHA DE ENTREGA: (09/JULIO/2015)

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica Ingeniera en Control y AutomatizacinPROYECTO; CONTROL DE MOTORES SINCRONOSOBJETIVO GENERAL Mostrar las posibilidades y los principios bsicos que tienen los motores trifsicos a traves de una simulacin realizada en CADe_SIMU. Basndonos en las caractersticas y principios de funcionamiento bsicos de dichos motores, aunado a esto lograr un diseo de una implementacin industrial la cual se base a los conocimientos previos al tema adquiridos durante el curso donde se cumpla con ciertas caractersticas ya establecidas.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

A. Realizar el control de 3 motores trifsicos de induccin, es decir jaula de ardilla de 10 Hp, 15 Hp y 50 Hp. A 200 V.B. Controlar el motor de 50 hp de tal manera que arranque a tensin reducida y tenga la caracterstica de inversin de giro.C. Disear un circuito donde se puedan controlar los motores tanto de 15 hp como el de 10 hp de tal manera que ambos tengan la caracterstica de arrancar a tensin plena.D. Disear una implementacin en la cual los 3 motores trifsicos de induccin tengan un arranque secuencial.

P R O B L E M A: Realizar el control de 3 motores trifsicos de induccin de 10 Hp, 15 Hp y 50 Hp a 220 V. Donde se cumplan las caractersticas mencionadas con anterioridad en los objetivos especficos.ANLISIS DEL PROBLEMA Realizando un anlisis detenidamente a las caractersticas de funcionamiento con las que deba de cumplir tanto el circuito como los motores trifsicos, se dedujo que se deba seguir una cierta secuencia de conexin, la cual deba tener considerado un diagrama de relacin control-fuerza. Obteniendo as, el equipo y los elementos requeridos para que la simulacin funcionara de manera adecuada. ELEMENTOS UTILIZADOS PARA EL CIRCUITO:

MARCO TEORICO.Teora bsica para la aplicacin de todas las caractersticas de un motor asncrono trifsicoMOTORES ASNCRONOS TRIFSICOS Los motores asncronos trifsicos de jaula se encuentran entre los ms utilizados para el accionamiento de mquinas. El uso de estos motores se impone en la mayora de las aplicaciones debido a las ventajas que conllevan: robustez, sencillez de mantenimiento, facilidad de instalacin, bajo coste.

Es indispensable recordar los principios de funcionamiento y de fabricacin de estos motores, as como describir y comparar los principales dispositivos de arranque, regulacin de velocidad y frenado que se utilizan con ellos.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El principio de funcionamiento de un motor asncrono se basa en la creacin de corriente inducida en un conductor cuando ste corta las lneas de fuerza de un campo magntico, de donde proviene el nombre motor de induccin. Imagine una espira ABCD en cortocircuito situada en un campo magntico B y mvil alrededor de un eje xy.

Si se hace girar el campo magntico en el sentido de las agujas del reloj, la espira queda sometida a un flujo variable y se convierte en el soporte de una fuerza electromotriz inducida que origina una corriente inducida I (ley de Faraday).

Es posible definir el sentido de la corriente de los conductores activos AB y CD mediante la aplicacin de la regla de los tres dedos de la mano izquierda. La corriente inducida circula de A a B en el conductor AB y de C a D en el conductor CD.

Segn la ley de Lenz, el sentido de la corriente es tal que se opone por su accin electromagntica a su causa de origen.

Cada uno de los dos conductores se somete por tanto a una fuerza F, en sentido opuesto a su desplazamiento relativo con respecto al campo inductor.

La regla de los tres dedos de la mano derecha (accin del campo sobre una corriente) permite definir fcilmente el sentido de la fuerza F que se aplica a cada conductor. El pulgar se sita en el sentido del campo del inductor. El ndice indica el sentido de la fuerza. El dedo del corazn se sita en el sentido de la corriente inducida. Por tanto, la espira se somete a un par que provoca su rotacin en el mismo sentido que el campo inductor, denominado campo giratorio.

CREACIN DEL CAMPO GIRATORIO

Tres devanados, con un decalado geomtrico de 120, se alimentan de sendas fases de una red trifsica alterna. Los devanados reciben corrientes alternas de idntico decalado elctrico que producen un campo magntico alterno sinusoidal. Dicho campo, siempre dirigido en base al mismo eje, alcanza el mximo cuando la corriente del devanado es mxima.

El campo que genera cada devanado es el resultado de dos campos que giran en sentido inverso y cuyo valor constante equivale a la mitad del valor del campo mximo.

IMAGEN 1Creacin de una corriente inducida en una espira en cortocircuito

En un momento dado t1 del perodo, los campos que produce cada devanado pueden representarse de la siguiente manera:

A. El campo H1 disminuye. Los 2 campos que lo componen tienden a alejarse del eje OH1,B. El campo H2 aumenta. Los 2 campos que lo componen tienden a aproximarse al eje OH2,C. El campo H3 aumenta. Los dos campos que lo componen tienden a aproximarse al eje OH3.

El flujo correspondiente a la fase 3 es negativo. Por tanto, el sentido del campo es opuesto al de la bobina.

La superposicin de los tres diagramas permite constatar lo siguiente:

A. Los tres campos que giran en el sentido inverso al de las agujas del reloj estn decalados de 120 y se anulan,B. Los tres campos que giran en el sentido de las agujas del reloj se superponen. Estos campos se suman y forman el campo giratorio de amplitud constante 3Hmax/2 de 2 polos.

Este campo completa una vuelta por cada perodo de corriente de alimentacin. Su velocidad es una funcin de la frecuencia de la red (f) y del nmero de pares de polos (p).Se denomina velocidad de sincronizacin y se obtiene mediante la frmula:

Ns = 60 f/pNOTA: EN VUELTAS POR MINUTO.

DESLIZAMIENTO

El par motor slo puede existir cuando una corriente inducida circula por la espira. Para ello es necesario que exista un movimiento relativo entre los conductores activos y el campo giratorio. Por tanto, la espira debe girar a una velocidad inferior a la de sincronizacin, lo que explica que un motor elctrico basado en el principio anteriormente descrito se denomine motor asncrono. La diferencia entre la velocidad de sincronizacin y la de la espira se denomina deslizamiento y se expresa en %.

NOTA: EL DESLIZAMIENTO EN REGIMEN ESTABLE VARIA EN FUNCION DE LA CARGA DEL MOTOR. SU FUERZA DISMINUYE O AUMENTA CUANDO EL MOTOR ESTA SUBCARGADO O SOBRECARGADO

IMAGEN 2Regla de los tres dedosIMGENES CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES ASINCRONOS TRIFASICOS

IMAGEN 3Red trifsica alterna

IMAGEN 4Principio de un motor asncrono trifsico

IMAGEN 5Campos generados por las tres fasesCOMPOSICIN

Un motor asncrono trifsico consta de dos partes principales:A. Un inductor, o estator,B. Un inducido, o rotor.

EL ESTATOR

Es la parte fija del motor. Una carcasa de metal fundido o de aleacin ligera encierra una corona de chapas delgadas (del orden de 0,5 mm de espesor) de acero al silicio. Las chapas quedan aisladas entre s por oxidacin o por barniz aislante.

La foliacin del circuito magntico reduce las prdidas por histresis y por corrientes de Foucault.

Las chapas disponen de ranuras en las que se sitan los devanados estatricos que producen el campo giratorio (tres devanados en el caso de un motor trifsico). Cada devanado se compone de varias bobinas. El modo de acoplamiento de las bobinas entre s determina el nmero de pares de polos del motor y, por tanto, la velocidad de rotacin.

EL ROTOR

Es la parte mvil del motor. Al igual que el circuito magntico del estator, se compone de un apilamiento de chapas delgadas aisladas entre s que forman un cilindro enchavetado sobre el eje del motor.

ARRANQUE DE LOS MOTORES ASNCRONOS TRIFSICOS

Durante la puesta en tensin de un motor, la corriente solicitada es considerable y puede provocar una cada de tensin que afecte al funcionamiento de los receptores, especialmente en caso de insuficiencia de la seccin de la lnea de alimentacin. En ocasiones, la cada puede llegar a ser perceptible en los aparatos de alumbrado.

Para poner remedio a estos inconvenientes, ciertos reglamentos sectoriales prohben el uso de motores de arranque directo que superen cierta potencia. Otros se limitan a imponer la relacin entre la corriente de arranque y la nominal en base a la potencia de los motores. Los motores de jaula son los nicos que pueden acoplarse directamente a la red por medio de un equipo simple.

Tan slo las extremidades de los devanados del estator sobresalen de la placa de bornes. Dado que el fabricante determina de manera definitiva las caractersticas del rotor, los distintos procesos de arranque consisten principalmente en hacer variar la tensin en los bornes del estator. En este tipo de motores, cuya frecuencia es constante, la reduccin de la punta de corriente conlleva de manera automtica una fuerte reduccin del par.

LA CONEXIN ESTRELLA La conexin estrella o Y lleva tres fuentes de voltaje a un punto comn. En algunos casos, se conecta un cuarto cable de neutro al mismo punto para aliviar problemas si una de las fuentes de voltaje falla y queda desconectada.LA CONEXIN DELTA La conexin delta se llama as debido a su parecido con el signo griego delta, que parece un tringulo. En tal configuracin cada lado del tringulo contiene una fuente de voltaje y no existe una conexin de un punto comn. Debido a esta configuracin, no existe la necesidad de un cable neutro, ya que una de las fuentes podra fallar quedando desconectada sin afectar la corriente o voltaje en el sistema.VENTAJAS DE Y SOBRE DELTA Mientras que la conexin estrella es ciertamente susceptible a fallar y quedar desconectada, tambin permite que circule una pequea corriente a travs del cable. Por lo tanto, se necesita un calibre menor del cable. Esto puede no parecer una gran consideracin, pero cuando se utilizan miles de pies de cable, an una ligera diferencia en el espesor del cable puede traducirse en cientos de libras de cobre.VENTAJAS DE LA CONEXIN DELTA POR SOBRE LA Y Como fue indicado, la ventaja primaria de la conexin delta es la habilidad de no afectar significativamente al sistema an si una de las fuentes falla y queda desconectada o es apagada. Por esta razn, las configuraciones delta son consideradas ms confiables aunque son generadas corrientes de lnea de mayor intensidad.

DESARROLLO En primera instancia se realizaron los anlisis de los circuitos en papel y lpiz para posteriormente realizar las simulaciones en el programa. Para evitar alguna falla al realizar el trabajo completo con lo solicitado, se realizaron simulaciones de cada una de las instrucciones donde se pudo comprobar si funcionaba o bien alguna falla para evitar hacerla en el trabajo final.

1

FIGURA 1CONEXIN PARA LA INVERSION DE GIRO

FIGURA 2CONEXIN DELTA ESTRELLADIAGRAMA FUNCIONAL DEL PROYECTO FINALIZADOPROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 3CIRCUITO TOTALMENTE APAGADO.PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 4CIRCUITO CON LAS CUCHILLAS DESACTIVADAS (CERRADAS)

PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 5ARRANQUE DEL MOTOR 1 A TENSION REDUCIDA

PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 6ARRANQUE DEL MOTOR 1 A TENSION PLENA

PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 7ARRANQUE DEL MOTOR 2 A TENSION PLENA (EN SECUENCIA)

PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 8ARRANQUE DEL MOTOR 3 A TENSION PLENA (EN SECUENCIA)

PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 9PARO DEL CIRCUITO

PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 10ARRANQUE EN REVERSA DEL MOTOR 1 A TENSION REDUCIDA

PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 11ARRANQUE EN REVERSA DEL MOTOR 1 A TENSION PLENA

PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 12ARRANQUE DEL MOTOR 2 A TENSION PLENA, CON EL MOTOR 1 EN REVERSA (EN SECUENCIA)

PROCEDIMIENTO PASO A PASO DE FUNCIONAMIENTO.

FIGURA 13ARRANQUE DEL MOTOR 3 A TENSION PLENA, CON EL MOTOR 1 EN REVERSA (EN SECUENCIA)

APLICACIN; IMPLEMENTACION INDUSTRIAL. El equipo considero que las caractersticas de las conexiones realizadas con los motores asncronos trifsicos eran propias de una implementacin clsica muy conocida hoy da como lo es una banda transportadora, las cuales son utilizadas como componentes en la distribucin automatizada y almacenamiento. En combinacin con manejo equipos computarizados para de tarimas permiten que se realice eficientemente el almacenamiento, manufactura y distribucin de materiales en la industria. Es considerado adems como un sistema que minimiza el trabajo que permite que grandes volmenes sean movidos rpidamente a travs de procesos, permitiendo a las empresas embarcar o recibir volmenes ms altos con espacios de almacenamiento menores con un menor gasto. El uso de las cintas transportadoras est aplicado especialmente al procesamiento de productosindustriales.FUNCIONAMIENTO.

De acuerdo a las plantas industriales se puede implementar una banda sencilla o compleja como lo requiera la empresa. Hay bandas transportadoras utilizadas para llevar productos a determinadas partes en un proceso en serie. Para mover una banda transportadora normalmente se usa un motor trifsico en uno de los extremos donde aplique el arranque y paro a tensin reducida para controlar el proceso y dos motores en los rodillos giratorios que ayude a regular su velocidad por la inclinacin en la zona del proceso.

El motor trifsico o motor de induccin a tres fases, en la mayora de las ocasiones tienen una carga equilibrada, es decir, consumen lo mismo en las tres fases ya estn conectadas en estrella o en delta. Cuando se transporta un producto de una banda a otra debe existir un control que sincronice la velocidad de los motores (3 en este caso). La velocidad del motor trifsico se regula a traves de un variador de velocidad que har cambiar la frecuencia del voltaje suministrada

DISEO DE LA IMPLEMENTACION INDUSTRIAL. (BANDA TRANSPORTADORA).

FIGURA 14PLANO REALIZADO EN AUTOCAD; DE LA BANDA TRANSPORTADORA CON LOS 3 MOTORES COLOCADOS EN LAS SECCIONES ESPECFICAS PARA SU FUNCIONAMIENTO

DISEO DE LA IMPLEMENTACION INDUSTRIAL. (BANDA TRANSPORTADORA).

FIGURA 15FIGURA 3D REALIZADA EN AUTOCAD; SECCION QUE CONFORMARA PARTE DE LA BANDA TRANSPORTADORACONCLUSION.

Finalizando con el proyecto comprobamos que los motores elctricos con conexin a corriente trifsica estn diseados para funcionar en las tres fases de corriente alterna (AC) que se utiliza en muchas aplicacionesindustriales. La electricidad de corriente alterna cambia dedireccinde negativo a positivo y vuelve muchas veces por segundo. La AC que obtienes en tucasa, por ejemplo, pasa de negativo a positivo y viceversa 60 veces por segundo. Cambia de potencia en una onda continua fluida llamada onda sinusoidal. La corriente alterna trifsica tiene tres fuentes de alimentacin de AC, todos fuera de fase entre s. Eso significa que nunca hay dos ondas de AC en el mismo punto al mismo. No necesitan arrancadores (arrancan por s solos al conectarles la red trifsica de alimentacin) y no se ven sometidos a vibraciones por efecto de la transformacin de energa elctrica en mecnica, ya que la potencia instantnea absorbida por una carga trifsica es constate e igual a la potencia activa. Estas son las principales ventajas que hacen que sea ampliamente utilizado en la industria. Como inconvenientes, podemos mencionar que son motores que tienen bajos pares de arranque, presentan una zona inestable de funcionamiento y que el control de velocidad en amplios rangos es complejo. Es por ello que su aplicacin en la industria es til en aplicaciones pequeas y no de tanto desgaste debido a estas deficiencias las cuales se hacen insignificantes cuando se aprovechan todas sus cualidades y aunado a esto su costo los hacen viables en procesos industriales sencillos.