Laboratorio De Maquinas Electricas Rotativas 1ow5o

MÓDULO DE ENTRENAMIENTO DE MANIOBRAS ELÉCTRICAS

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Medidas de seguridad Este módulo de Entrenamiento trabaja con electricidad. Utiliza los instrumentos de prueba para medir las características eléctricas de los componentes, dispositivos y sistemas electrónicos. Estas tareas son interesantes e instructivas, pero pueden presentar ciertos riesgos si se efectúan descuidadamente. Por consiguiente es esencial que el estudiante aprenda los principios de seguridad en cuanto comienza su carrera y que practique estos ejercicios con la supervisión de un docente. La realización del trabajo en condiciones de seguridad requiere seguir deliberadamente un procedimiento apropiado para cada labor. Antes de emprender una tarea, el alumno debe tener perfecto conocimiento de lo que tiene que hacer y de cómo ha de hacerlo. Debe planear su experiencia, colocar en el banco de trabajo limpiamente y de manera ordenada las herramientas, equipo e instrumentos que ha de necesitar. Debe quitar todos los objetos extraños y apartar los cables todo lo posible de manera segura. Cuando trabaje en máquinas rotatorias o cerca de ellas debe tener bien sujeto y abrochado su traje de trabajo, de modo que no pueda ser enganchada ninguna parte de él. Las tensiones de línea (de energía) deben ser aisladas de tierra por medio de un transformador de separación o de aislamiento. Las tensiones de línea de energía pueden matar, por lo que no deben ponerse en o con ellas las manos ni el cuerpo. Se deben comprobar los cables o cordones de línea antes de hacer uso de ellos, y si su aislamiento está roto o agrietado no se deben emplear estos cables. El alumno debe evitar el o directo con cualquier fuente de tensión. Medir las tensiones con una mano en el bolsillo. Usar zapatos con suela de goma o una alfombra de goma cuando se trabaja en el banco de experimentación. Cerciorarse de que las manos están secas y que no se está de pie sobre un suelo húmedo cuando se efectúan pruebas y mediciones en un circuito activo, o sea conectado a una fuente de tensión. No invalidar ningún dispositivo de seguridad, tal como un fusible o un disyuntor, cortocircuitándolo o empleando un fusible de más amperaje del especificado por el fabricante. Los dispositivos de seguridad están destinados a protegerle a usted y a su equipo. UN COMPORTAMIENTO JUICIOSO Y CON SENTIDO COMÚN EN EL LABORATORIO SERÁ GARANTÍA DE SEGURIDAD Y HARÁ SU TRABAJO INTERESANTE Y FRUCTÍFERO. PRIMEROS AUXILIOS. Si ocurre un accidente, desconecte inmediatamente la red o línea de energía. Comunique inmediatamente el accidente a su instructor. Una persona accidentada debe permanecer acostada hasta que llegue el médico, y bien arropado para evitar la conmoción. No intentar darle agua ni otros líquidos si está inconsciente y asegurarse de que nada pueda causarle aún más daño. Se

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le cuidará solícitamente manteniéndola en postura cómoda hasta que llegue el médico. RESPIRACIÓN ARTIFICIAL. Una conmoción eléctrica fuerte puede causar un paro respiratorio. Hay que estar preparado para prácticar la respiración artificial inmediatamente, si esto ocurre. Se recomiendan dos técnicas: 1. Respiración de boca a boca, que se considera la más eficaz. 2. Método de Schaeffer.

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LABORATORIO 4 RECONOCIMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE UN TABLERO DE MANIOBRAS Y CIRCUITOS DE CONTROL. I. OBJETIVOS Que el estudiante sea capaz de: 1. Identificar las diferentes partes de los elementos de control. 2.Implementar un circuito de control de arranque temporizado a la conexión de un motor jaula de ardilla. 3.Implementar un circuito de control de arranque temporizado a la desconexión de un motor jaula de ardilla.

IV. PROCEDIMIENTO Parte I: “Partes de un Tablero de Maniobras”. Paso 1. Con un Módulo de Entrenamiento proporcionado por el instructor identifique sus diferentes componentes. Paso 2. Haga una lista de los diferentes componentes identificados. Paso 3. Anote las características técnicas (datos de placa) de todos los componentes. Paso 4. Con la ayuda de un multímetro mida la resistencia de la bobina del or. R = __________ ohmios. Paso 5. Dibuje esquema de la bobina con la identificación de los terminales. Paso 6. Utilizando la medición de continuidad y el sistema de prueba mecánico del or, pruebe los diferentes os que este posee, además dibújelos esquemáticamente y compruebe su numeración.

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Parte II: “Circuitos básicos” Paso 7. Elabore los siguientes circuitos de control.

Circuito de Enganche y desenganche.(Activación de 2 bobinas)

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Temporizador a la conexión. (Timer-On)

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Temporizador a desconexión. (Timer-Off)

la

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MANDO AUTOMATICO CON APAGADO AUTOMATICO

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ENCENDIDO DE DOS MOTORES POR MEDIO DE UN PULSADOR(se requiere dos módulos)

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Parte III: “Circuito básico de Arranque Directo” Nota: Recuerde que primero debe de realizar el Circuito de Control y hacer las pruebas necesarias para luego proceder al Circuito de Potencia. CIRCUITO DE MANDO FUERZA

Parte IV: “Circuito de Arranque temporizado a la conexión”

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Paso 8. Ajuste en el temporizador un tiempo de 5 segundos. Paso 9. Proceda a la prueba del circuito y explique brevemente su funcionamiento. Nota: Recuerde que primero debe de realizar el Circuito de Control y hacer las pruebas necesarias para luego proceder al Circuito de Potencia. CIRCUITO DE MANDO FUERZA

Parte V: “Arranque temporizado a la desconexión”

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Paso 10. Elabore los circuitos de potencia y de control, de la figura. Nota: Recuerde que primero debe de realizar el Circuito de Control y hacer las pruebas necesarias para luego proceder al Circuito de Potencia. CIRCUITO DE MANDO FUERZA

Paso 11. Ajuste en el temporizador un tiempo de 10 segundos. Paso 12. Proceda a la prueba del circuito y explique brevemente su funcionamiento.

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LABORATORIO 5 ARRANQUE MANUAL PARA MOTORES ELÉCTRICOS POR INTERRUPTOR, POR PULSADORES E INVERSIÓN DE GIRO. I.OBJETIVOS Que el estudiante sea capaz de: 1. Elaborar circuitos de arranque manuales de motores con interruptor. 2. Elaborar circuitos de potencia y de control para el arranque de motores por pulsadores. 3. Elaborar circuitos de potencia y de control para el arranque de motores con inversión de giro. II. INTRODUCCIÓN La manera más sencilla de arrancar un motor de jaula de ardilla es conectar el estator directamente a la línea, en cuyo caso el motor desarrolla durante el arranque el par que señala su característica par – velocidad. En el instante de cerrar el or del estator, el motor desarrolla el máximo par de arranque y la corriente queda limitada solamente por la impedancia del motor. A medida que el motor acelera, el deslizamiento y la corriente disminuyen hasta que se alcanza la velocidad nominal. El tiempo que se necesita para ello depende de la carga impuesta a la máquina, de su inercia y de su fricción. La carga de arranque no afecta al valor de la corriente de arranque sino simplemente a su duración. En cualquier motor de jaula, la corriente y el par dependen solo del deslizamiento. Cuando un motor de jaula se conecta directamente a la línea en vacío, según su potencia, puede adquirir la velocidad nominal en un segundo. Cuando la maquina arranca con carga de poca inercia, el tiempo de arranque del mismo motor podría aumentar a 5 ó 10 segundos. Aunque la potencia de la línea aumenta y se están desarrollando muchos arrancadores de baja corriente para los motores de jaula, los arrancadores directos se usan cada vez más debido a su simplicidad y bajo precio. Al montar una nueva planta se suele hacer la instalación eléctrica a partir de la línea de alta tensión, de manera que los motores de jaula se pueden conectar directamente. Por otra parte, como los motores forman parte de la instalación, se presentan problemas derivados del arranque de las maquinas que se deben estudiar cuidadosamente. Los factores limitativos a considerar son la potencia contratada, la posición de la caja de distribución más próxima así como los cables de alimentación y el sistema de protección. También se ha de estudiar el efecto de la corriente de arranque con bajo factor de potencia en la tensión de los transformadores y de los alternadores. 17

La sencillez del arranque directo hace posible el arranque con un simple or, por lo que suele efectuar rara vez mediante arrancador manual. Los arrancadores automáticos comprenden el or trifásico con protección de sobrecarga y un dispositivo de protección de sobrecarga de tiempo inverso. El arranque y la parada se efectúan mediante pulsadores montados sobre la caja, pudiéndose también disponer de control remoto si fuera necesaria

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IV. PROCEDIMIENTO Parte I: “Circuitos de arranque directo de motores asíncronos - Circuito de conexión y desconexión por medio de interruptor”. Paso 1. Identifique las diferentes componentes del circuito de control y de potencia. Nota: Recuerde que primero debe de realizar el Circuito de Control y hacer las pruebas necesarias para luego proceder al Circuito de Potencia. Describa e Identifique componentes de los circuitos.

los

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Paso 2. Accione el interruptor S2 de tal manera que éste quede en la posición 1, es decir, cerrado. Paso 3. Anote cuál el ____________________.

sentido

de

giro

del

eje

del

motor:

Paso 4. Anote el valor de la corriente de arranque por cada fase. IFASE A = __________ A. IFASE B = __________ A. IFASE C = __________ A.

Paso 5. Anote el valor de la corriente de trabajo por cada fase. IFASE A = __________ A. IFASE B = __________ A. IFASE C = __________ A.

Paso 6. Conecte el motor en delta y anote el valor de la corriente de arranque. IFASE A = __________ A. IFASE B = __________ A. IFASE C = __________ A.

Paso 7. Anote el valor de la corriente de trabajo por cada fase. IFASE A = __________ A. IFASE B = __________ A. IFASE C = __________ A.

Paso 8. ¿En cuál de las dos conexiones, consume mayor cantidad de corriente de arranque y de trabajo? ¿Estrella o Delta? Explique

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Parte II: “Circuitos de arranque directo de motores asíncronos - Circuito de conexión y desconexión por medio de pulsador”. Paso 9. Implemente el circuito de control y circuito de potencia, de la figura, la conexión del motor en conexión Estrella. Nota: Recuerde que primero debe de realizar el Circuito de Control y hacer las pruebas necesarias para luego proceder al Circuito de Potencia. Describa e Identifique componentes de los circuitos.

los

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Paso 10. Desconecte la alimentación trifásica al motor, con el objetivo de probar solo el circuito de control. Si no existe ningún inconveniente, proceda de nuevo a conectar la alimentación al motor y presione el pulsador S1 (arranque o START). Paso 11. Anote cuál el sentido de giro del eje del motor: ____________________. Paso 12. Presione el pulsador S1 (paro o STOP). Paso 13. Anote el valor de la corriente de arranque por cada fase. IFASE A = __________ A. IFASE B = __________ A. IFASE C = __________ A.

Paso 14. Anote el valor de la corriente de trabajo por cada fase. IFASE A = __________ A IFASE B = __________ A IFASE C = __________ A

Paso 15. Conecte el motor en delta y repita las mediciones de corriente (de arranque y de trabajo). Corriente de Arranque: IFASE A = __________ A IFASE B = __________ A IFASE C = __________ A

Corriente de Trabajo: IFASE A = __________ A IFASE B = __________ A IFASE C = __________ A

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Parte III: “Arranque, paro e inversión de giro de un motor trifásico jaula de ardilla - Arranque manual”. Paso 18. Implemente el circuito que se muestra en la figura. Nota: Recuerde que primero debe de realizar el Circuito de Control y hacer las pruebas necesarias para luego proceder al Circuito de Potencia. CIRCUITO DE MANDO FUERZA

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Paso 19. Proceda a la prueba del circuito, tomando las consideraciones necesarias para no dañar la máquina. Paso 20. Accione el pulsador Start y verifique el sentido de giro del motor: _______________. Accione el paro luego el pulsador INV. ¿Qué sucede? Paso 21: Describa el funcionamiento del sistema y describa las diferencias entre el funcionamiento estrella y triangulo del respectivo motor.

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LABORATORIO 6 ARRANQUE SECUENCIAL DE 2 MOTORES ELÉCTRICOS Que el estudiante sea capaz de: 1. Implementar un circuito de control de arranque con aplicación de los temporizadores. 2. Implementar un circuito de control con arrancador especial EstrellaDelta. II. INTRODUCCIÓN En algunos procesos de producción se requiere el arranque de un conjunto de motores, el cual, no se recomienda que se efectúe al mismo tiempo, es decir, la mejor opción es que se realice de manera escalonada, el encendido del motor 1, luego el encendido del motor 2 y así sucesivamente. De esta manera las corrientes de arranque de cada motor, la red de distribución las suministrará de manera individual y no la corriente total del encendido del conjunto de motores. Evitando así, someter a las líneas de alimentación a sobretensiones y esfuerzos eléctricos. ARRANQUE DE MOTORES La máquina acoplada al motor, ofrece, durante el arranque, un par resistente y una inercia. Para un par de arranque dado, el par resistente y la inercia determinan la duración del período de arranque, el valor de la corriente de arranque debe permanecer aceptable para la red, durante todo este periodo. Por lo tanto, el par resistente, la inercia y la red son los elementos básicos para la elección del motor y la forma de arranque. Constituyen los tres elementos propios de la máquina y de la instalación que, por lo general, no se pueden modificar. Las diferentes formas de arranque, hacen variar el par de arranque (por lo tanto, también la duración de la puesta en velocidad) y la corriente de arranque. Un arrancador debe elegirse de forma que se pueda obtener una aceptable puesta en velocidad para el motor (par de arranque suficiente) y para la máquina accionada y, esto con una corriente de arranque isible para la red. En los motores con rotor en cortocircuito (jaula de ardilla) se adoptan estos cuatro sistemas de arranque: 1. Arranque directo. 2. Arranque estrella/triángulo. 3. Arranque por resistencias estatóricas. 4. Arranque por autotransformador.

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ARRANQUE DIRECTO Características: Consiste en conectar directamente el motor a la red, sin ningún dispositivo de arranque. De esta forma, el motor absorbe una corriente de arranque 5 a 7 veces la nominal, con un par de arranque aproximadamente el doble del par nominal. 1. Ventajas: Simplicidad de la paramenta empleada. Par de arranque muy enérgico. 2. Desventajas: Corriente de arranque muy elevada. 3. Campos de aplicación: Para motores de pequeña potencia o de potencia débil con relación a la potencia de la red. Para máquinas que no necesitan una progresiva puesta en velocidad. 4. Precauciones: La elevada corriente de arranque puede provocar una importante caída de tensión, por lo tanto, debe tenerse en cuenta en el proyecto de la caseta de transformación y la línea de alimentación de la paramenta y de su circuito de mando. Esta caída de tensión debe limitarse a un 5% con objeto de obtener el cierre franco de los elementos de conexión (interruptores, ores, etc.) y para no disminuir el par de arranque del motor. El sistema de protección contra cortocircuitos, sobrecargas, etc., debe poder soportar la corriente de arranque sin perder su eficacia durante el funcionamiento del motor a su régimen normal.

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IV. PROCEDIMIENTO Parte I: “Arranque secuencial de dos motores”. Nota: Recuerde que primero debe de realizar el Circuito de Control y hacer las pruebas necesarias para luego proceder al Circuito de Potencia. CIRCUITO DE MANDO FUERZA

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Paso 1. Proceda a elaborar los circuitos (de potencia y de control) de la figura. Paso 2. Ajuste en el temporizador un tiempo de 20 segundos. Paso 3. Proceda a la prueba del circuito y explique brevemente su funcionamiento. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _______________________ Recuerde que en un arranque directo: IARRANQUE = 5 a 8 Inominal

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LABORATORIO 7 ARRANQUE ESTRELLA-TRIÁNGULO Nota: Recuerde que primero debe de realizar el Circuito de Control y hacer las pruebas necesarias para luego proceder al Circuito de Potencia. ARRANQUE ESTRELLA/TRIÁNGULO 1. Características: Este procedimiento de arranque se aplica cuando el motor está proyectado para funcionar normalmente en triángulo. Se conecta a la red el motor acoplado en estrella y, al cabo de unos segundos, se conecta el motor en triángulo para su régimen normal de funcionamiento. De esta forma, se consigue que la corriente de arranque sea solamente de 2 a 3 veces el valor de la corriente nominal aunque se reduce proporcionalmente el par de arranque. 2. Ventajas: Valor de la corriente de arranque reducido a 1/3 parte de su valor respecto al arranque directo. 3. Inconvenientes: Par de arranque reducido a 1/3 parte de su valor respecto al arranque directo. Importantes corrientes transitorias en el momento de paso de la conexión estrella a la conexión triángulo. 4. Campos de aplicación: Este procedimiento de arranque está limitado a las máquinas que arrancan en vacío, como son: Máquinas-herramientas; Compresores centrífugos; Máquina para trabajar la madera; Grupos convertidores; Máquinas agrícolas. 5. Precauciones: Como se ha dicho anteriormente, el motor deberá preverse con sus devanados acoplados en triángulo para marcha normal y, con 6 bornes de salida. Por ejemplo: un motor destinado al arranque estrella/triángulo a 220V, deberá bobinarse para 220/380V.

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CIRCUITO DE MANDO FUERZA

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Paso 4. Elabore el circuito de control que se muestra en la Figura. Paso 5. Diseñe el respectivo circuito de potencia. Nota: Este diseño será realizado por el alumno previo al laboratorio. Paso 6. Implemente el circuito de control y el circuito de potencia del arrancador estrella – delta. Paso 7. Medir la corriente de arranque en estrella. IARRANQUE = _______________. Paso 8. Medir la corriente de arranque en triangulo. IARARNQUE = _______________.

Se debe verificar I ARRANQUE en estrella= 2 a 4 Inominal Se debe verificar I ARRANQUE en triangulo = 4 a 6 Inominal

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LABORATORIO 8 ARRANQUE POR RESISTENCIAS ROTÓRICAS Paso 4. Elabore el circuito de control que se muestra en la Figura Siguiente. Nota: Recuerde que primero debe de realizar el Circuito de Control y hacer las pruebas necesarias para luego proceder al Circuito de Potencia.

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CIRCUITO DE MANDO FUERZA

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Paso 5. Diseñe el respectivo circuito de potencia. Nota: Este diseño será realizado por el alumno previo al laboratorio. (tiempo de arranque en 3 tiempos 2.5 s ) Paso 6. Implemente el circuito de control y el circuito de potencia del arrancador mediante resistencias rotoricas. Paso 7. Medir la corriente nominal.

INOMINAL = _______________. Paso 8. Medir la corriente de arranque. IARRANQUE = _______________. Paso 8. Medir la corriente de funcionamiento. IFUNCIONAMIENTO = _______________. Se debe verificar la siguiente relación: I ARR < 2.5 INOMINAL Las selección de resistencias se da mediante:

Donde P = Potencia(Kw) , Ir= Intensidad rotorica (A))

N° de puntos de arranque 2 3 4

Tensión en el motor

Corriente absorbida

Par de arranque

58% de UL 52% de UL 47% de UL

58% de Ia 52% de Ia 47% de Ia

33 % del par 27% del par 22.5% del par

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ANEXO DE SEGURIDAD Y APLICACIONES A TOMAR EN CUENTA PARA ESTE MODULO ELECTRICO SIMBOLIZACION: DESIGNACION

CLASE S

NUMERO 1

FUNCION Q

CLASE Letra Tipo de aparato Ejemplos A B C D

Grupo constructivo Convertidores de magnitudes eléctricas a no eléctricas. Condensadores Dispositivos de memoria

E

Diversos

F G H J K

Dispositivos de protección Generadores Equipos de señalización ---Relés, ores

L M N P

Inductividad Motores Amplificadores, reguladores Instrumentos de medición

Q

Aparatos de maniobra para altas intensidades

R

Resistencias

S T

Interruptores, selectores Transformadores

U V W

Moduladores, convertidores Válvulas, semiconductores Vías de conducción, guía de onda

Amplificadores magnéticos Transductores, altavoces Elementos biestables, memorias de discos Instalaciones de alumbrado, instalación de calefacción Fusibles. Relés de protección Generadores rotativos, baterías Aparatos de señalización ópticos. -------ores de potencia, relés de tiempo Bobinas de reactancia --Circuitos integrados Instrumentos de medición, contadores Interruptores de potencia, seccionadores, interruptor de protección Resistencias, potenciómetros, reóstatos Pulsadores, adaptadores. Transformadores de tensión e intensidad Inversores, onduladores Válvulas de vacío, diodos Hilos de conexión, cables

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X Y Z

Bornes, clavijas Equipos eléctricos accionados mecánicamente Equipos de compensación

Letra

Función

A B C D E F G H K K L M N P Q R S T U V W X Y Z

Función auxiliar Sentido de movimiento Contar Diferenciar Función conexión Protección Ensayo Señalización Integración Servicio sensorial Denominación de conductor Función principal Medida Proporcional Estado(marcha, paro) Reposición Memorizar, registrar Medida de tiempo, retardar Velocidad sumar Multiplicar Analógica Digital Numérico

Regletas de soldadura Frenos, válvulas Circuitos para imitación de cables, filtro de cristal

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CARACTERISTICAS TECNICAS ARRANQUE ESTRELLA - TRIANGULO

FIF: Fusibles de sección retardada a los 10 segundos tipo am (If= In) K1M: or principal, se selecciona de acuerdo (Ik= ) del motor y a la

función que

va a cumplir

K2M:

or principal (estrella), se selecciona de acuerdo función que va a cumplir

K3M:

(Ik=In/3) del motor y a la

or principal (triangulo), se selecciona de acuerdo función que va a cumplir

(Ik=

F2F: Rele térmico, se selecciona de acuerdo a su

) del motor y a la

y a sus rangos

siguientes

ARRANQUE POR RESISTENCIAS ESTATORICAS

FIF: Fusibles de sección retardada a los 10 segundos tipo am (If= In) K1M: or principal, categoría AC3; Ik= In K2A: or auxiliar categoría AC3, Ik = In F2F: Relé térmico IRT = In ; Imax = 6ª ARRANQUE POR RESISTENCIAS ROTORICAS

FIF: Fusibles de sección retardada a los 10 segundos tipo am (If= In) K1M: or principal, categoría AC3; Ik= In K2A: or auxiliar categoría AC3, Ik = In F2F: Relé térmico IRT = In ; Imax = 6ª ARRANQUE POR AUTOTRANSFORMADOR

FIF: Fusibles de sección retardada a los 10 segundos tipo am (If= In) K1A: or auxiliarl, categoría AC3; Ik= In K2M: or principal categoría AC3, Ik = In K3A: or principal, categoría AC3 Ik= In F2F: Relé térmico IRT = In ; Imax = 6A

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