U T C INGENIERA INDUSTRIALMQUINAS ELCTRICASPERIODO ABR. AGST. 2015 TEORA DE ARRANCADORES Y DISP. DE CONTROL DE MOTORES IV NIVEL

UNIVERSIDAD TCNICA DE COTOPAXI.

UNIDAD ACADMICA CIENCIAS DE LA INGENIERA Y APLICADAS.CARRERA: INGENIERIA INDUSTRIALNIVEL: CUARTOPERIODO ACADMICO: ABRIL 2015 AGOSTO 2015ASIGNATURA: MQUINAS ELCTRICASTIPO DE TRABAJO: TRABAJO INVESTIGATIVOFECHA DE PRESENTACIN: LUNES 11 DE MAYO DEL 2015 TEMA: ARRANCADORES PARA MOTORES CC Y DISPOSITIVOS DE CONTROL DE MOTORES

GRUPO N: Autores: ALOMOTO NELLY TENORIO JULIO VERGARA PACHECO LUIS ANIBAL.

Mayo, 2015

ARRANCADORES PARA MOTORES CCARRANCADOR Regulador cuya funcin principal es la de poner en marcha y acelerar un motor. Los propsitos de este tipo de equipo son:1. Proteger el motor contra daos debidos a cortocircuitos en el equipo2. Proteger el motor contra daos por sobrecargas prolongadas3. Proteger el motor contra dao por corrientes de arranque excesivas4. Proporcionar la forma adecuada para controlar la velocidad de operacin,Para que un motor dc funcione bien, debe ser protegido de dao fsico durante el periodo de arranque. En condiciones de arranque, el motor no est girando, por tanto EA=0V. Puesto que la resistencia interna de un motor normal es muy baja comparada con su tamao, fluye una corriente muy alta.Ejemplo:Consideremos un motor de 50hp, 250V, este motor tienen una resistencia en el inducido RA de 0.06 y corriente de plena carga menor que 200A, pero la corriente de arranque es:

Esta corriente es 20 veces la corriente nominal del motor a plena carga. Es posible que un motor experimente daos debido a tan altas corrientes, a pesar de que solo est expuesto a ellas durante un instante breve.Una solucin al problema de corriente excesiva durante el arranque consiste en insertar una resistencia de arranque en serie con el inducido para restringir el flujo de corriente cuando EA crezca y sirva de limitante. La resistencia no debe estar en el circuito permanentemente debido a que generara prdidas excesivas y causara una cada demasiado grande en el par-velocidad del motor con un aumento de la carga.

Motor dc en derivacin con resistencia de arranque en serie con el inducido los contactos 1A, 2 A, y 3 A cortocircuitan secciones de la resistencia de arranque cuando se cierran.

Arrancador manual para motor dc.Circuitos de arranque para el motor dcEn la siguiente figura se muestran algunos de los equipos comnmente usados en los circuitos de control de motores.

a) Fusibleb) Interruptores normalmente abiertos y normalmente cerrados. c) Bobina de rel y contactos.d) Rel de tiempo en atraso y contactos. e) Rel de sobrecarga y sus contactos normalmente cerrados.Circuito arrancador de motor con rels de tiempo en atraso para cortocircuitar la resistencia de arranque.En este tipo de arrancador una serie de rels determinan cual es el valor de EA en el motor y cortocircuitan la resistencia de arranque cuando EA se eleva a valores predeterminados. Este tipo de motor es mejor al anterior, puesto que si el motor est bastante cargado y arranca con ms lentitud que la normal, su resistencia del inducido est an desconectada cuando su corriente cae al valor adecuado.

Circuito de arranque para motor cc que utiliza rels de contratensin para cortocircuitar la resistencia de arranque.Eficiencia del motor de CC.Para calcular la eficiencia de un motor cc, se deben determinar las siguientes prdidas.1. Prdidas en el cobre2. Prdidas por cada en las escobillas3. Prdidas mecnicas 4. Prdidas en el ncleo5. Prdidas miscelneas.Las prdidas en el cobre del motor equivalen a las prdidas I2R en los circuitos de campo y de inducido del motor. Estas prdidas se pueden encontrar conociendo las corrientes en la mquina y las dos resistencias. Para determinar la resistencia en el circuito del inducido de una mquina, bloquese el rotor de modo que no pueda girar y aplquese un pequeo voltaje dc a las terminales del inducido.Ejemplo:Un motor en derivacin de 50hp, 250V, 1200r/min, tienen una corriente nominal del inducido de 170A y una corriente nominal de campo de 5A. Cuando se bloquea su rotor, un voltaje del inducido de 170A y una corriente nominal de campo de 5 A. cuando se bloquea su rotor, un voltaje del inducido de 10.2V produce 170A de flujo de corriente, y un voltaje de campo de 250V produce un flujo de corriente de campo de 5A. Se supone que el voltaje de cada en las escobillas es 2V. En vaco, con un voltaje en las terminales 240V, la corriente del inducido es igual a 13.2A, la corriente de campo es 4.8A y la velocidad del motor es 1150r/min.a) Cunta es la potencia de salida de ese motor en condiciones nominales?b) Cul es la eficiencia del motor?Solucin:La resistencia del inducido de esta mquina es aproximadamente

Y la resistencia de campo es

A plena carga las prdidas en el inducido son:

Y las perdidas en el circuito de campo son

Las prdidas en las escobillas a plena carga, estn dadas por:

Las prdidas rotacionales a plena carga son equivalentes a las prdidas rotacionales en vaco, puesto que las velocidades de vaco y de plena carga del motor no difieren mucho.

Si la carga es nominal, la potencia de entrada de este motor est dada por:

Su potencia de salida est dada por

La eficiencia del motor a plena carga es:

DISPOSITIVOS DE CONTROL DE MOTORESHay muchas formas de controlar un motor de gran voltaje sin necesidad de quemar o daar los swiches o contactos de la caja de control pese al gran voltaje que estos motores necesitan.

Figura1.1: Dispositivos De Control De MotoresFuente: http://main-industrial.es.tl/Control-Electrico-de-Motores.htmPor ejemplo si queremos conectar un motor elctrico industrial de 220 volts y cerca de 50 amperes, si lo conectamos directamente a la corriente que este necesita pero que pasara si le conectamos un swich en un cable en cuanto lo conectemos sus interruptores se quemaran y el motor har un corto o falso contacto.RELEVADOR Figura1.2: Rel Tipo Reed y PolarizadoFuente: http://industrial-automatica.blogspot.com/2011/01/fundamentos-electricos-4-reles.htmlEs un interruptor electromagntico que se emplea como dispositivo auxiliar en los circuitos de control de arrancadores de motores. Abre y cierra un conjunto de contactoscuando su bobina se energiza. La bobina produce un fuerte campo magntico que atrae una armadura mvil, accionando los contactos.Un rel es un sistema mediante el cual se puede controlar una potencia mucho mayor con un consumo en potencia muy reducido.El rel consiste en una bobina que mediante electromagnetismo acciona un contacto resistente y permite una proteccin al motor ms segura que un switch.Los contactos pueden estar dispuestos como contacto de cierre (contacto de trabajo), contacto de apertura (contacto de reposo) o como combinaciones de estos tipos de contactos. Los relevadores suelen tener contactos de resorte.Los relevadores se dicen que son monoestables cuando vuelven solos a su estado de reposo cuando se desconecta la corriente de excitacin, y biestables cuando mantienen el estado abierto o cerrado de sus contactos despus de recibir un impulso de mando, gracias al magnetismo remanente de su ncleo de hierro.Tipo Reed: Est formado por una ampolla de vidrio, en cuyo interior estn los contactos montados sobre lminas metlicas, estos contactos se cierran pormedio de la excitacin de una bobina, enrollada alrededor de la ampolla.Tipo Polarizado: Llevan una pequea armadura, solidaria a un imn permanente. El extremo inferior puede girar dentro de los polos de un electroimn y el otro lleva una cabeza de contacto. Si se excita al electroimn, se mueve la armadura y cierra los contactos. Si la polaridad es la opuesta girar en sentido contrario, abriendo los contactos o cerrando otro circuito.CONTACTORESEs un interruptor accionado electro-magnticamente diseado para abrir y cerrar un circuito de potencia.Existen 2 tipos de contactores: Potencia Auxiliares.

Figura1.3: Tipos De ContactoresFuente: http://es.slideshare.net/Jomicast/rels-y-contactoresPotenciaLos contactores de potencia tienen generalmente 3 contactos principales y por lo menos un contacto auxiliar y su aplicacin es en control de cargas de potencia.AuxiliaresLos contactores auxiliares tienen solamente contactos auxiliares y se utilizan principalmente para las tareas de control y regulacin en los circuitos de mando, sealizacin y enclavamiento. Los contactos principales se identifican mediante nmeros de una sola cifra, mientras que los contactos auxiliares se identifican mediante nmeros de 2 cifras.ARRANCADORESRegulador cuya funcin principal es la de poner en marcha y acelerar un motor. Por tanto, reduce la corriente de arranque del motor, la cual es mucho ms grande que la carga nominal, evitando daos a la instalacin elctrica y al mismo motor. Existen 2 tipos de arrancadores, manuales y automticosLa gran diferencia es que en los manuales se necesita un operador para hacer los cambios de resistencia o secuencia de conexin en el arranque, mientras que el automtico no.Los arrancadores manuales son ms sencillos y baratos tanto en construccin como en mantenimiento, tambin, el tiempo en la secuencia de conexin puede variar a la merced del operador, son ms compactos y de menor peso.

Figura1.4: Arrancador Manual Y AutomticoFuente: http://www.trabyesa.com/productos.phpComo proteger los motores.Como ya hemos visto hay diversos dispositivos o componentes que nos permiten controlar un motor elctrico pero a su vez estos pueden fallar y causar dao a el motor o al circuito y circuito de control en s. Hay muchas formas de daar un circuito entre los daos se encuentran sobrecargas, cortocircuitos, contactos a tierra.Una forma de proteger estos motores es mediante el uso de fusibles o como ya vimos en la practica 1 el uso de un rel para evitar el dao al motor en cambio el dao recaer en el rel que puede ser cambiando fcilmente.POTENCIMETRO

Figura1.5: PotencimetroFuente: http://www.luisllamas.es/2015/01/lectura-de-un-potenciometro-con-arduino/Un potencimetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.Normalmente, los potencimetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los restatos, que pueden disipar ms potencia. Un restato es un resistor de resistencia variable.Es por tanto un tipo constructivo concreto de potencimetro que recibe comnmente este nombre en vez del de potencimetro al tratarse de un dispositivo capaz de soportar tensiones y corrientes muchsimo mayores, y de disipar potencias muy grandes.Los restatos son usados en Ingeniera Elctrica en tareas tales como el arranque de motores o cualquier tipo de tarea que requiera variacin de resistencia en condiciones de elevada tensin o corriente.MOSFET

Figura1.6: MosfetFuente: http://elrincondeloscircuitos.blogspot.com/2011/01/probador-de-transistores-mos-fet.html

El transistor de efecto de campo metal-xido-semiconductor o MOSFET es un transistor utilizado para amplificar o conmutar seales electrnicas. Es el transistor ms utilizado en la industria microelectrnica, ya sea en circuitos analgicos o digitales, aunque el transistor de unin bipolar fue mucho ms popular en otro tiempo. Prcticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales estn basados en transistores MOSFET.TRANSISTOR

Figura1.7: TransistorFuente: http://www.talkingelectronics.com/projects/TransistorData/TransistorData-P1.htmlEl transistor es un dispositivo electrnico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Tiene, bsicamente, dos funciones:- Deja pasar o corta seales elctricas a partir de una PEQUEA seal demando.- Funciona como un elemento AMPLIFICADOR de seales.BIBLIOGRAFIA:Mquinas elctricas y transformadores(Irving L. Kosow 2ed)Electricidad 7 (Harry Milea)http://www.talkingelectronics.com/projects/TransistorData/TransistorData-P1.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Dispositivos-De-Control-De-Motores/7445627.htmlhttp://elrincondeloscircuitos.blogspot.com/2011/01/probador-de-transistores-mos-fet.htmlhttp://www.luisllamas.es/2015/01/lectura-de-un-potenciometro-con-arduino/ http://www.trabyesa.com/productos.php

3