INTRODUCCIÓN

Un buen método para hacer que un motor de inducción se pare rápidamente es con el frenado dinámico (CD).Si se excita el estator de un motor de inducción por

Materia

Controles Eléctricos

Practica

“Frenado Dinámico..”

INSTITUTO TECNOLÓGICODE LÁZARO CÁRDENAS

Ciudad y Puerto de Lázaro Cárdenas, Michoacán, Octubre del 2015.

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas

corriente directa, se establece un flujo de cd en el motor, así, se desarrolla un conjunto de polos magnéticos estacionarios cuya cantidad es igual a las del campo giratorio normal y sus campos magnéticos están cortados por los conductores del rotor. En los conductores del rotor se generan voltajes que hacen que fluya corriente en la jaula de ardilla. Esta corriente, en combinación con el flujo de cd, desarrolla torsión opuesta a la que mueve al motor. En consecuencia, la energía mecánica de rotación se convierte en calor disipado en el rotor. Durante el periodo de conversión de la energía, determinado primordialmente por la intensidad de la excitación de cd, el motor continúa frenándose hasta que a la velocidad cero, su torsión se hace cero. El motor no arranca para girar en la dirección opuesta, lo que constituye una ventaja importante sobre el método de bloqueo. Para una parada rápida se acostumbra ajustar la corriente directa a un valor que va de 6 a 8 veces la corriente especificada del motor. La torsión de frenado varía mucho durante el periodo de frenado, o sea entre la velocidad total y el alto total y el alto total. Dependiendo de la magnitud de la excitación de Cd, puede ser de apenas el 50% de la torsión especificada del motor en e; instante en que se inicia el frenado de CD, para elevarse a un valor de 500 a 600% conforme frena el motor, y luego caer rápidamente a cero cuando el motor se para.

MARCO TEORICO

DESCRIPCION DE LOS COMPONENTES DE LA PRÁCTICA.

Estación de botones

Las aplicaciones de una estación de botones son amplias; desde controles de arranque – paro adecuados para un motor de un proceso aislado simple hasta para procesos de control de mediana complejidad como un ascenso descenso de una grúa o avance reversa de una banda transportadora.

Figura 1. Estación de botones

Contactor electromagnético

Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se dé tensión a la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden.

Figura 2. Contactor electromagnético

Fuente de alimentación trifásica

Una fuente de alimentación es un adaptador que convierte la electricidad de corriente alterna suministrada por las compañías de energía en la corriente continua que necesitan los equipos electrónicos. La fuente de alimentación se encuentra ya sea dentro de la carcasa del equipo o forma parte de la clavija que conecta el equipo a la energía de la casa. Las compañías eléctricas producen electricidad en tres fases, que se transmite en tres cables. Una casa normalmente tiene una o dos fases. Las fuentes de alimentación que se conectan a la corriente de la casa de 110 voltios son monofásicas. Las fuentes industriales tienen tres fases.

Figura 3. Fuentes de alimentación trifásica

Transformadores de control

En muchas aplicaciones industriales y electrónicas, existe la necesidad de un voltaje constante de corriente que se dé rápidamente y con una pequeña variación en una carga inicial. Entre los equipos que requieren de esto se incluyen los relés, interruptores eléctricos controlados electrónicamente, solenoides, bobinas electromagnéticas que se mueven con corriente aplicada. Cada uno de estos, requiere una señal de control eléctrica que sea rápida y precisa, de lo contrario algunos equipos no funcionarán adecuadamente. Aquí es donde aparecen los transformadores de control.

Figura 5. Transformadores de control

Cable de conexión

Cables conectores es un término resolución de problemas eléctricos. No se refiere a ayudar a arrancar la batería de un coche, a pesar de que los cables conectores de la batería llevan a cabo la misma función básica que los cables de conexión eléctricos que completan un circuito. Los cables de conexión completan el circuito de un sistema eléctrico de un automóvil a otro, mientras que los cables de conexión completan un circuito dentro de un dispositivo eléctrico para ayudar a aislar

Figura 6. Cables de conexión

Motor inducción jaula de ardilla

Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comúnmente en un motor de inducción de corriente alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos, las barras y la rueda de un hámster (ruedas probablemente similares existen para las ardillas domésticas).

Figura 7. Motor inducción jaula de ardilla

Temporizadores off y on delay

Son temporizadores que se caracterizan porque cuando su bobina se energiza sus contactos cambian de posición de manera instantánea, pero el cambio retardado de sus contactos lo realizan después que su bobina se des energía.

Figura 8. Timer on delay

Relé térmico

Los relés térmicos son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas débiles y prolongadas. Se pueden utilizar en corriente alterna o continua. Este dispositivo de protección garantiza:

Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en condiciones de calentamiento anómalas.

La continuidad de explotación de las máquinas o las instalaciones evitando paradas imprevistas.

Volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las mejores condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas.

Figura 9. Relé térmico

ARRANQUE DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN 3ᶲ DE ROTOR DEVANADO

En los motores de rotor devanado o con anillos se puede reducir la corriente de arranque introduciendo una resistencia adicional en cada una de las fases del rotor. La operación se realiza con la ayuda de un reóstato trifásico, como se indica en la figura, donde se ha supuesto que los devanados de la maquina están conectados en estrella.

En el arranque se introduce toda la resistencia adicional (posición 1), de esta forma aumenta la impedancia de la máquina y se reduce la corriente inicial; conforme al motor inicia su marcha, se va eliminando la resistencia del reóstato pasando el mando móvil a las posiciones 2,3 y 4, que conforman una serie de contactos, en la última parte queda cortocircuitado el rotor y finaliza la operación de arranque.

En esta situación, para reducir las pérdidas mecánicas del motor y también el desgaste de anillos y escobillas, estas máquinas llevan a menudo dispositivos para levantar las escobillas y poner en cortocircuito los anillos. Hoy día esta operación de arranque se realiza automáticamente por mediación de contactores y relés de tiempo que van eliminando secuencialmente las resistencias adicionales.

Este método de arranque sólo se puede aplicar a motores de rotor devanado. Como se comprueba fácilmente, al introducir una resistencia adicional en el devanado del rotor, se disminuye la corriente de arranque con relación a la corriente absorbida por el método de arranque directo.

OBJETIVO GENERAL

Aprender los principios del frenado dinámico de un motor trifásico de inducción.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Evaluar la acción de frenado utilizando diversas resistencias limitadoras de CD. Construir un circuito de control magnético que incorpore el frenado dinárnico.

MATERIAL Y EQUIPO

2 estaciones de botones.

1 Contactores electromagnéticos.

2 Relevadores.

1 Fuente de alimentación trifásica 220V.

1 Relé térmico.

1 Transformador de control 220/120 V.

cables para conexión.

1 motor de inducción jaula de ardilla 3ᶲ 220V.

2 Lámparas piloto.

1 Timer on delay.

Resistencias de 10Ω y 100Ω

PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS

Parte I: Calculo de caída de voltaje

1. Conectar los siguientes circuitos.

Figura 1. Circuito de fuerza de frenado dinámico

Figura 2. Circuito de control de frenado dinámico. 2. Explica el propósito de los contactos de M normalmente cerrados en el

circuito de cd.

Al momento de conmutar el contactor M entra en directa la corriente de ca, abriendo el contacto M cerrado del circuito de cd para evitar que la corriente directa entre al motor

3. Explica el propósito de los contactos de FD normalmente abiertos en el circuito de cd.

Al conmutar la bobina de FD se cierra el contacto FD del circuito de cd permitiendo un frenado dinámico mediando la corriente de cd al motor

4. Acopla a través de la banda de sincronización un generador de cd en autoexcitación.

5. Ajusta el retraso de tiempo a 6 segundos.

6. Oprime el botón de arranque, el motor debe arrancar y adquirir velocidad (observar mediante voltímetro conectado a la salida del generador).

7. Oprime el botón de paro, realiza el paso 6 y 7 varias veces para que tomes (medir) el tiempo que necesita el motor para pararse sin frenado dinámico.

Sin Freno Dinámico

Promedio

Voltaje de cd generado Tiempo de Frenado33.8V 3.06s33.4V 2.99s33.8V 3.31s33.6V 3.12s

Tabla 1.- Mediciones obtenidas sin freno dinámico.

8. Oprime el botón de arranque y espera a que el motor adquiera la velocidad total, enseguida oprime "freno" y describe lo que sucede.

Al oprimir freno, el motor comienza a detenerse más rápido que cuando se oprime paro.

9. Arranca y frena varias ocasiones para obtener el nuevo tiempo que requiere

el motor para detenerse con el freno dinámico.

Freno Dinámico

Promedio

Voltaje de cd generado Tiempo de Frenado34.2V 2.75s34.8V 2.76s34.6V 2.60s

34.53V 2.70sTabla 2.- Mediciones obtenidas con freno dinámico y resistencia de 300 ohm

10.Compara los tiempos de parada con y sin frenado dinámico. (Si no se obtienen los resultados esperados cambia el generador por el dinamómetro sin someter a carga, si el problema persiste prueba el motor en vacío).

El motor se detiene con una diferencia de 0.62 cuando se frena con el freno dinámico.

11.Ahora se medirán los tiempos de parada cuando se usan distintos valores

de resistencia de limitación de corriente. Quite de su circuito las 3 resistencias de 100Ω por una resistencia por fase de 20 0 30Ω según se tengan en existencia.

Freno Dinámico

Promedio

Voltaje de cd generado

Tiempo Resistencia

35.3V 1.86s 170Ω35.3V 1.98s 170Ω35.3V 1.52s 170Ω35.3V 1.78s 170Ω

Tabla 3.- Mediciones obtenidas con freno dinámico y resistencia de 170 ohm

Freno Dinámico

Promedio

Voltaje de cd generado

Tiempo Resistencia

35.3V 0.75s 28.9Ω34.4V 0.59s 28.9Ω34.3V 0.60s 28.9Ω34.6V 0.645s 28.9Ω

Tabla 4.- Mediciones obtenidas con freno dinámico y resistencia de 28.9 ohm

12.Con el nuevo valor de resistencia mida el tiempo que necesita pararse.

13.si el retraso fuera demasiado largo, ¿habría peligro de que se quemara el

devanado del estator? Explica tu respuesta.

Si, ya que el generador sigue funcionando aunque el motor se haya detenido, por lo cual, se utiliza el timer

14.¿Es importante considerar la especificación de disipación de potencia de las resistencias de frenado?

Si ya que la energía mecánica de rotación se convierte en calor disipado en el rotor.

CONCLUSION

Mediante la practica anterior “Freno Dinámico”, se logró observar las distintas variaciones de tiempo de frenado que tiene el motor.

Utilizando este tipo de frenado se establece un flujo de corriente directa en el motor. Generándose voltajes en el rotorque hacen que fluya corriente en el motor jaula de ardilla. Dicha corriente, con combinación con el flujo de CD, desarrolla torsión opuesta al motor frenándolo. Convirtiendo la energía mecánica se convierte en calor.

Al sustituir las la resistencia en el circuito de CD por resistencias menores, se logra acelerar el tiempo de frenado.