fausto carretero arias
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE
NOMBRE DE LA CARRERA:
Ing. Mecatronica
TEMA:
Motores eléctricos.
ALUMNO:
Fausto Ramón Carretero Arias
ASIGNATURA:
Control de motores eléctricos.
Índice de contenido1. INTRODUCCIÓN.......................................................................................................1
2. OBJETIVO..................................................................................................................2
CAPITULO I. CARACTERISTICAS DE LOS TIPOS DE MOTORES CC.[1]...........3
I.1. Motores de c.c.................................................................................................3
I.2. Principio de funcionamiento............................................................................4
I.3. Partes de una maquina de c-d........................................................................5
I.4. Motor serie.......................................................................................................7
I.5. Motor shunt......................................................................................................8
I.6. Motor compound..............................................................................................9
I.7. Curvas características de los distintos tipos de motores de cc.....................11
CAPITULO II. CARACTERISTICAS DE LOS TIPOS DE MOTORES CA..............12
II.1. Motores monofásicos.[1]..............................................................................12
II.2. Motores de fase partida:...............................................................................12
II.3. Motores de arranque con capacitor: ............................................................12
II.4. Motores con capacitores permanentes: ......................................................13
II.5. Motores de inducción-repulsión:..................................................................13
II.6. Motores de polos sombreados: ...................................................................14
II.7. Código de rotor bloqueado.[2].....................................................................15
II.8. Letra de diseño.[2]........................................................................................16
II.9. Montaje.........................................................................................................16
II.10. Motores trifásicos. [3].................................................................................17
II.11. Tipos y características[3]............................................................................17
II.12. Motores de corriente alterna: síncronos y asíncronos[3]...........................18
II.13. motor trifásico asíncrono.[3].......................................................................19
II.14. motor en jaula de ardilla[3].........................................................................19
I
II.15. motor con rotor devanado[3].....................................................................20
II.16. motor trifásico sincróno[3].........................................................................20
II.17. Curva característica de un motor síncrono. ..............................................21
II.18. Curva característica de un motor asíncrono..............................................21
II.19. Características par-velocidad del motor de inducción [3]..........................22
II.20. Clase de diseño.[2].....................................................................................24
II.21. Clase de aislamiento[2] .............................................................................27
II.22. Clasificación según el aislamiento de la carcasa[2]...................................28
II.23. Ubicaciones peligrosas.[2].........................................................................29
II.24. Factor de Servicio.[2]..................................................................................31
II.25. Diagramas de conexión[3]..........................................................................31
II.26. Conexiones para dos voltajes[3]...............................................................34
CAPITULO III. CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES PASO A PASO.[4]........35
III.1. Motores de imán permanente.....................................................................35
III.2. Motores paso a paso de reluctancia variable..............................................38
III.3. Comparación de los diferentes tipos de motores paso a paso...................40
III.4. Características estáticas.............................................................................41
III.5. Características dinámicas...........................................................................42
III.6. Relación entre el par dinámico y el par estático.........................................44
III.7. Conexiones motor paso a paso TM STP-DRV-4035..................................45
III.8. Características de fuente de poder.............................................................46
III.9. Motores paso a paso MTRE-ST Características y códigos para el pedido
(FESTO)...............................................................................................................47
CAPITULO IV. CARACTERISTICAS DE LOS SERVOMOTORES.[5]....................49
IV.1. Funcionamiento del servomotor..................................................................49
4
IV.2. ¿Cómo se debe comunicar el ángulo a cual el servo debe posicionarse?.
.............................................................................................................................50
IV.3. Características generales:...........................................................................51
3. CONCLUSIÓN.........................................................................................................52
4. FUENTES DE INFORMACIÓN................................................................................53
5. ANEXOS...................................................................................................................55
I.1. Primera actividad ..........................................................................................55
I.2. Motores ABB (Nomenclatura según NEMA-IEC).........................................62
6. SELECCIÓN DE UN MOTOR (EXAMEN)...............................................................66
I.1. Características del motor[6]...........................................................................66
I.2. características de la aspa del ventilador[7]...................................................67
I.3. Selección de la protección termomagnetica para el motor:..........................67
7. ARRANCADORES[8]...............................................................................................68
I.1. Arrancadores comerciales C.A[9] .................................................................72
I.2. Arrancadores comerciales C.C[10]................................................................75
8. UNIDAD ll.................................................................................................................76
I.1. componentes electrónicos de los arrancadores para C.A [11]......................76
I.2. componentes electrónicos de los arrancadores para C.C[13]......................80
I.3. Componentes electrónicos de potencia para arrancadores.........................81
CAPITULO II. Criterio de selección de materiales para el arranque de un motor
eléctrico reversible.(ejercicio 1)...............................................................................85
CAPITULO III. Criterio de selección de materiales para el arranque de un motor
eléctrico estrella delta.(ejercicio 2)..........................................................................89
9. UNIDAD lll................................................................................................................93
Product Features..........................................................................................93
III
1. INTRODUCCIÓN
Los motores eléctricos convierten la electricidad en energía mecánica apta para
mover los accionamientos de una variedad de equipos; son utilizados en tornos,
ventiladores, extractores, bandas transportadoras, bombas de agua,
compresores, taladros y en múltiples aplicaciones en las empresas. Estos
artefactos se han convertido en los principales consumidores de energía eléctrica,
representando hasta un 50% del consumo en los sectores comercial e industrial.
El funcionamiento de un motor se logra circulando corriente eléctrica en el
embobinado de cobre de la parte fija (estator), lo cual genera un campo magnético.
Al interactuar con el campo magnético de la parte móvil (rotor), se produce el
movimiento de giro. El motor eléctrico usa los polos magnéticos (que funcionan como
imanes) para producir el movimiento del rotor. Este movimiento es transmitido al
exterior por medio de un eje o flecha para accionar equipos mecánicos.
La potencia de salida mecánica del motor está definida por el torque y la velocidad.
El torque se refiere al equivalente de una fuerza por distancia que es capaz de
ejercer un motor en cada giro, la velocidad es la cantidad de veces que gira el eje del
motor en un minuto.
1
2. OBJETIVO
El siguiente documento es dirigido para los estudiantes de la carrera en
mecatronica para saber las características de los diversos tipos de motores eléctricos
que existen en la industria. Al igual para desarrollar los conocimientos necesarios y
saber seleccionar un motor eléctrico dependiendo de los diversos tipos de
aplicaciones.
2
CAPITULO I. CARACTERISTICAS DE LOS TIPOS DE MOTORES CC.[1]
I.1. Motores de c.c
sta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. Su
fácil control de posición, paro y velocidad la han convertido en una de las mejores
opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Pero con la
llegada de la electrónica su uso ha disminuido en gran medida, pues los motores
de corriente alterna, del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a
precios más accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto
los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de
potencia (trenes y tranvías) o de precisión (máquinas, micro motores, etc.)
La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de
regular la velocidad desde vacío a plena carga.
Su principal inconveniente, el mantenimiento, muy caro y laborioso.
Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone
principalmente de dos partes, un estator que da soporte mecánico al aparato y
tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator
además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o
devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de
forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente
mediante dos escobillas.
También se construyen motores de CC con el rotor de imanes permanentes para
aplicaciones especiales.
3
I.2. Principio de funcionamiento
Según la Ley de Lorentz, cuando un conductor por el que pasa una corriente
eléctrica se sumerge en un campo magnético, el conductor sufre una fuerza
perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente, siguiendo
la regla de la mano derecha, con módulo.
• F: Fuerza en newtons
• I: Intensidad que recorre el conductor en amperios
• l: Longitud del conductor en metros
• B: Densidad de campo magnético o densidad de flujo teslas
El rotor tiene varios repartidos por la periferia. A medida que gira, la corriente se
activa en el conductor apropiado.
4
Normalmente se aplica una corriente con sentido contrario en el extremo opuesto
del rotor, para compensar la fuerza neta y aumentar el momento.
I.3. Partes de una maquina de c-d
El Generador Elemental
Un generador elemental consiste de una espira de alambre colocada de manera
que pueda girar en un campo magnético uniforme para causar una fem inducida en
la espira. Se emplea un par de contactos deslizantes para conectar en orden la
espira a un circuito externo y utilizarla fem inducida. Las piezas polares son los polos
norte y sur del imán que proporciona el campo magnético. La espira de alambre que
gira a través del campo se denomina la armadura. Los extremos dela espira de la
armadura se conectan a los anillos llamados anillos deslizantes o de contacto que
giran con la armadura.
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CONMUTADOR.
Es un interruptor de inversión automática sobre la flecha del generador, el cual
cambia las conexiones de la bobina hacia las escobillas en cada mitad de revolución
de un generador elemental. Su propósito es proveer una salida de cd. El proceso se
llama conmutación.
Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y
destinada a unir los polos de la máquina.
Inducido: Es la parte giratoria de la máquina, también llamado rotor.El inducido
consta de las siguientes partes:
Devanado inducido: es el devanado conectado al circuito exterior de la máquina y
en el que tiene lugar la conversión principal de la energía
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Colector: es el conjunto de láminas conductoras (delgas), aisladas unas de otras,
pero conectadas a las secciones de corriente continua del devanado y sobre las
cuales frotan las escobillas.
Núcleo del inducido: Es una pieza cilíndrica montada sobre el cuerpo (o estrella)
fijado al eje,formada por núcleo de chapas magnéticas. Las chapas disponen de
unas ranuras para alojar el devanado inducido.
Escobillas: Son piezas conductoras destinadas a asegurar, por contacto
deslizante, la conexión eléctrica de un órgano móvil con un órgano fijo.
Entre-hierro: Es el espacio comprendido entre las expansiones polares y el
inducido; suele ser normalmente de 1 a 3 mm, lo imprescindible para evitar el
rozamiento entre la parte fija y la móvil.
Cojinetes: Son las piezas que sirven de apoyo y fijación del eje del inducido.
I.4. Motor serie
El motor serie o motor de excitación en serie, es un tipo de motor eléctrico de
corriente continua en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación
van conectados en serie. Por lo tanto, la corriente de excitación o del inductor es
también la corriente del inducido absorbida por el motor.
Las principales características de este motor son:
- Se embala cuando funciona en vacío, debido a que la velocidad de un motor de
corriente continua aumenta al disminuir el flujo inductor y, en el motor serie, este
disminuye al aumentar la velocidad, puesto que la intensidad en el inductor es la
misma que en el inducido.
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- La potencia es casi constante a cualquier velocidad.
- Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensión de alimentación, ya que un
aumento de esta provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la
fuerza contra electromotriz, estabilizándose la intensidad absorbida.
I.5. Motor shunt
El motor shunt o motor de excitación en paralelo es un motor eléctrico de
corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación
o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar.
Al igual que en los dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por
muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado
inductor principal es muy grande.
En el instante del arranque, el par motor que se desarrolla es menor que el motor
serie, (también uno de los componentes del motor de corriente continua). Al disminuir
la intensidad absorbida, el régimen de giro apenas sufre variación.
Es el tipo de motor de corriente continua cuya velocidad no disminuye mas que
ligeramente cuando el par aumenta. Los motores de corriente continua en derivación
son adecuados para aplicaciones en donde se necesita velocidad constante a
8
cualquier ajuste del control o en los casos en que es necesario un rango
apreciable de velocidades (por medio del control del campo). El motor en derivación
se utiliza en aplicaciones de velocidad constante, como en los accionamientos para
los generadores de corriente continua en los grupos motogeneradores de corriente
continua.
I.6. Motor compound
Un motor compound (o motor de excitación compuesta) es un Motor eléctrico
de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados inductores
independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado
en derivación con el circuito formado por los bobinados: inducido, inductor serie e
inductor auxiliar.
Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del
campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un alambre
grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura.
9
El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura
varía, y es directamente proporcional a la carga. El campo serie se conecta de
manera tal que su flujo se añade al flujo del campo principal shunt. Los motores
compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como
compound acumulativo.
Esto provee una característica de velocidad que no es tan “dura” o plana como la
del motor shunt, ni tan “suave” como la de un motor serie. Un motor compound tiene
un limitado rango de debilitamiento de campo; la debilitación del campo puede
resultar en exceder la máxima velocidad segura del motor sin carga. Los motores de
corriente continua compound son algunas veces utilizados donde se requiera una
respuesta estable de par constante para un rango de velocidades amplio.
El motor compound es un motor de excitación o campo independiente con
propiedades de motor serie. El motor da un par constante por medio del campo
independiente al que se suma el campo serie con un valor de carga igual que el del
inducido. Cuantos más amperios pasan por el inducido mas campo serie se origina,
claro está, siempre sin pasar del consumo nominal.
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I.7. Curvas características de los distintos tipos de motores de cc
Curva característica momento-velocidad.
El mayor momento durante el arranque se alcanza en el motor en serie, le sigue el
compound y después el shunt.
Curva característica velocidad-corriente.
Como se muestra en la figura la velocidad mas constante se obtiene en el motor
derivacion, seguido del compound y por ultimo del motor serie .
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CAPITULO II. CARACTERISTICAS DE LOS TIPOS DE MOTORES CA
II.1. Motores monofásicos.[1]
Este tipo de motor es muy utilizado en electrodomésticos porque pueden
funcionar con redes monofásicas algo que ocurre con nuestras viviendas.
En los motores monofásicos no resulta sencillo iniciar el campo giratorio, por lo
cual, se tiene que usar algún elemento auxiliar.
II.2. Motores de fase partida:
En general consta de una carcasa, un estator formado por laminaciones, en cuyas
ranuras aloja las bobinas de los devanados principal y auxiliar, un rotor formado por
conductores a base de barras de cobre o aluminio embebidas en el rotor y
conectados por medio de anillos de cobre en ambos extremos, denominado lo que
se conoce como una jaula de ardilla.
Se les llama así, por que se asemeja a una jaula de ardilla. Fueron de los primeros
motores monofásicos usados en la industria, y aún permanece su aplicación en
forma popular. Estos motores se usan en: máquinas herramientas, ventiladores,
bombas, lavadoras, secadoras y una gran variedad de aplicaciones; la mayoría de
ellos se fabrican en el rango de 1/30 (24.9 W) a 1/2 HP (373 W).
II.3. Motores de arranque con capacitor:
Este tipo de motor es similar en su construcción al de fase partida, excepto que se
conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque para tener un mayor par
de arranque. Su rango de operación va desde fracciones de HP hasta 15 HP. Es
utilizado ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofásico, tales como
accionamiento de máquinas herramientas (taladros, pulidoras, etcétera),
compresores de aire, refrigeradores.
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II.4. Motores con capacitores permanentes:
Utilizan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de
trabajo. El crea un retraso en el devanado de arranque, el cual es necesario para
arrancar el motor y para accionar la carga. La principal diferencia entre un motor con
permanente y un motor de arranque con capacitor, es que no se requiere switch
centrífugo. Éstos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un
alto par de arranque.
II.5. Motores de inducción-repulsión:
Los motores de inducción-repulsión se aplican donde se requiere arrancar cargas
pesadas sin demandar demasiada corriente. Se fabrican de 1/2 HP hasta 20 HP, y se
aplican con cargas típicas como: compresores de aire grandes, equipo de
refrigeración, etc.
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II.6. Motores de polos sombreados:
Este tipo de motores es usado en casos específicos, que tienen requerimientos de
potencia muy bajos. Su rango de potencia está comprendido en valores desde
0.0007 HP hasta 1/4 HP, y la mayoría se fabrica en el rango de 1/100 a 1/20 de HP.
La principal ventaja de estos motores es su simplicidad de construcción, su
confiabilidad y su robustez, además, tienen un bajo costo. A diferencia de otros
motores monofásicos de C.A., los motores de fase partida no requieren de partes
auxiliares (capacitores, escobillas, conmutadores, etc.) o partes móviles (switches
centrífugos). Esto hace que su mantenimiento sea mínimo y relativamente sencillo.
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II.7. Código de rotor bloqueado.[2]
Este valor describe el valor de kVA que sirve para evaluar la corriente máxima (de
avalancha) en el arranque. Se especifica con una letra clave correspondiente a un
intervalo de valores de kVA/hp, y el intervalo que abarca cada letra aparece en la
NEMA MG1-10.36, en la siguiente tabla:
Las letras de código sólo se utilizan en motores de ca hasta de 200 hp (potencias
usadas en CLHB)
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II.8. Letra de diseño.[2]
Los motores monofásicos, también tienen letras de diseño de la NEMA, pero no
especifican las características de rendimiento con la misma extensión que las letras
de diseño trifásico tienen. Las letras para estos son: L, M, N y O.
II.9. Montaje
Los estilos de montaje más utilizado son el de base rígida y el resistente-mente
elástico que se utiliza cuando es necesario aislar las vibraciones del equipo, estos
tipos de montaje y otros menos comunes son especificados por NEMA.
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II.10. Motores trifásicos. [3]
Los motores trifásicos usualmente son más utilizados en la industria, ya que en el
sistema trifásico se genera un campo magnético rotatorio en tres fases, además de
que el sentido de la rotación del campo en un motor trifásico puede cambiarse
invirtiendo dos puntas cualesquiera del estator, lo cual desplaza las fases, de manera
que el campo magnético gira en dirección opuesta.
II.11. Tipos y características[3]
Los motores trifásicos se usan para accionar máquinas-herramientas,bombas,
elevadores, ventiladores, sopladores y muchas otras máquinas. Básicamente están
construidos de tres partes esenciales: Estator, rotor y tapas. El estator consiste de un
marco o carcasa y un núcleo laminado de acero al silicio, así como un devanado
formado por bobinas individuales colocadas en sus ranuras. Básicamente son de dos
tipos:
• De jaula de ardilla.
• De rotor devanado
El de jaula de ardilla es el más usado y recibe este nombre debido a que parece
una jaula de ardilla de aluminio fundido. Ambos tipos de rotores contienen un núcleo
laminado en contacto sobre el eje. El motor tiene tapas en ambos lados, sobre las
cuales se encuentran montados los rodamientos o baleros sobre los que rueda el
rotor. Estas tapas se fijan a la carcasa en ambos extremos por medio de tomillos de
sujeción. Los rodamientos, baleros o rodamientos pueden ser de rodillos o de
deslizamiento.
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II.12. Motores de corriente alterna: síncronos y asíncronos[3]
Los motores de corriente alterna se clasifican en síncronos y asíncronos (o de
inducción).En los síncronos, el eje gira a la misma velocidad que lo hace el campo
magnético, mientras que en los asíncronos el eje revoluciona a una velocidad poco
menor a la del campo magnético.
Los motores asíncronos basan su funcionamiento en la creación de un campo
magnético giratorio en el entre hierro, que es el espacio comprendido entre el rotor y
el estator, debido a la circulación de corriente alterna por los devanados trifásicos y
la influencia de los polos magnéticos del estator.
La velocidad de giro de un motor eléctrico es determinada por el número de polos
magnéticos: cuantos más polos, el motor revolucionará más lentamente. La Tabla 1
indica la velocidad de giro del campo magnético en función del número de polos para
una frecuencia de alimentación de 60 Hertz.
La razón para utilizar motores de menor velocidad es incrementar el torque o par
que necesita entregar el motor.
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II.13. motor trifásico asíncrono.[3]
Los motores trifásicos son los aplicados en la industria por su gran eficiencia. Un
motor trifásico de igual potencia a uno monofásico tiene mayor eficiencia y menor
tamaño. La diferencia fundamental entre un motor trifásico y uno monofásico
consiste en que en la carcasa o estator se alojan tres (3) bobinados (en estrella o
triángulo) de trabajo (uno por cada fase) y además no poseen bobinado de arranque,
ya que se ponen en marcha por sí solos. Para potencias mayores a 2 hp es
recomendable usar los trifásicos.
tienen las siguientes ventajas:
• -La puesta en marcha es inmediata.• Son más livianos (fácil transporte) y se acoplan fácilmente a cualquier• clase de máquina.• El arranque, parada y control es rápido y efectivo y es posible controlarlo• remotamente.• Tiene gran potencia de arranque.• El funcionamiento y servicios de mantenimiento son seguros.• Operan silenciosamente.• Mantenimiento es muy poco y su vida es larga.• Son compactos y ocupan un espacio muy limitado.• Su costo de operación es más económico.• Dentro de los motores sincrónicos existe el :
II.14. motor en jaula de ardilla[3]
Es un motor de inducción que tiene el rotor en jaula de ardilla como los
monofásicos. Existen de jaula de ardilla sencilla y doble. En la figura se muestra este
tipo de rotor.
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II.15. motor con rotor devanado[3]
Es un motor que tiene estator igual al de jaula de ardilla y el rotor viene bobinado
en estrella cuyos terminales van conectados a tres (3) anillos colectores rozantes
fijados en el eje del motor. Los anillos colectores se conectan a un control de
velocidad conformado por resistencias rotatorias y hace el oficio de arrancador.
La puesta en marcha se hace en 2,3,5 tiempos, según el caso por eliminación de
las resistencias intercaladas en el circuito del rotor .
II.16. motor trifásico sincróno[3]
Contrario a los anteriores motores trifásicos, el motor trifásico sincrónico tiene la
velocidad del rotor igual a la velocidad del campo magnético del estator, esto es, su
deslizamiento es cero. Su estator es igual al de jaula de ardilla, pero su rotor está
compuesto por un bobinado de polos salientes y en su interior otro en jaula de ardilla.
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II.17. Curva característica de un motor síncrono.
II.18. Curva característica de un motor asíncrono.
±
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II.19. Características par-velocidad del motor de inducción [3]
En las siguientes figuras se presentan las curvas características par-velocidad del
motor de inducción, la información que proveen se resumen a continuación:
• el par inducido del motor es cero a la velocidad síncrona.
• La curva par velocidad es aproximadamente lineal entre el vacío y plena
carga; ya que cuando crece el deslizamiento, crecen linealmente: la corriente
rotatoria, el campo magnético del rotor, y el par inducido.
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II.20. Clase de diseño.[2]
Los motores eléctricos trifásicos, de jaula de ardilla7, son los motores de ca de
inducción más ampliamente utilizados en la industria. La letra de diseño identifica las
características de: Corriente de arranque,Par de arranque, Par máximo y Par mínimo
de un motor para las aplicaciones de estos. Las clasificaciones se distinguen por una
letra de diseño de la NEMA (A, B, C y D). Los motores monofásicos, también tienen
letras de diseño de la NEMA, pero no especifican las características de rendimiento
con la misma extensión que las letras de diseño trifásico tienen. Las letras para estos
son: L, M, N y O. A continuación se da una descripción de los motores ca según el
diseño NEMA. La fuerza de torsión desarrollada por un motor es lo que se conoce
como torque, generalmente el torque de arranque es diferente y superior al torque
necesario para mantener la carga en movimiento. NEMA clasifica los motores en
cuatro tipos:
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Diseño A:
Son motores de diseño A de la NEMA para todo uso con altas corrientes de
arranque y pares de torsión normales (ver la figura N° 4 (a)), el deslizamiento es
menor al 5%, excepto para motores con 10 o más polos que tienen un deslizamiento
ligeramente mayor. Estos motores son adecuados en aplicaciones en las cuales la
carga de inercia es pequeña y los arranques no son frecuentes. Se suelen usar
cuando se requiere un alto par de torsión máximo (en comparación con los motores
de diseño B de la NEMA).
Diseño B
Son motores de diseño A de la NEMA son motores para todo uso con altas
corrientes de arranque y pares de torsión normales (ver la figura N° 4 (a)), el
deslizamiento es menor al 5%, excepto para motores con 10 o más polos que tienen
un deslizamiento ligeramente mayor. Estos motores son adecuados en aplicaciones
en las cuales la carga de inercia es pequeña y los arranques no son frecuentes. Se
suelen usar cuando se requiere un alto par de torsión máximo(en comparación con
los motores de diseño B de la NEMA).
Diseño C
Los motores de diseño C de la NEMA son motores que tienen altos pares de
torsión de arranque con corrientes normales de arranque (ver la figura N° 4 (a)), los
pares de torsión máximos son normales, aunque ligeramente mayores que los de
diseño B. Aunque el deslizamiento es menor al 5%, es el más alto que el
deslizamiento de los de diseño B. estos motores se usan típicamente en aplicaciones
donde las cargas de reparación son altas y donde se requieren pares de torsión de
arranque mayores que los disponibles en los motores de diseño B. estos motores
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tienen buenas características de marcha normal, aunque la eficiencia es un poco
más pobre que los de diseño B.
Diseño D
Los motores de diseño D de la NEMA son motores que tienen altos pares de
torsión de arranque con altos deslizamientos y baja corriente de arranque (ver la
figura N° 4 (a)). Este motor combina un alto troqué de arranque con un alto
deslizamiento nominal, se presentan tres tipos de diseño en función de su
deslizamiento o su rendimiento estos son:
– - Diseño 1D del 5% al 8%
– - Diseño 2D del 8% al 13%
– Diseño 3D mayores al 13%
El troqué de arranque es generalmente de 2 a 3 veces el par nominal aunque para
aplicaciones especiales puede ser más alto. Estos motores son recomendados para
cargas cíclicas y para cargas de corta duración con frecuentes arranques y paradas.
26
II.21. Clase de aislamiento[2]
La clase de aislamiento se refieren a la temperatura que los materiales aislantes o
combinación de los mismos son capaces de soportar una determinada temperatura
según la clase de aislamiento utilizado en el devanado del estator Las clases de
aislamiento para motores son las siguientes; (ver también la figura N° 3).
Si las temperaturas del ambiente superan los 40°C, el valor de la temperatura
máxima que debe soportar el aislamiento se debe disminuir en;
- 10°C si el intervalo es desde: 41°C a 50°C
– 20°C si el intervalo es desde: 51°C a 60°C
27
II.22. Clasificación según el aislamiento de la carcasa[2]
Por carcasa entenderemos, la envolvente del núcleo del estator, de acuerdo a esto
los motores se pueden clasificar en abiertos (O) y totalmente cerrados (TE), aquí
mostraremos un resumen de los más importantes.
Motores abiertos - (O; Open Dripproff) Son los que tienen abertura de ventilación
que permiten el paso de aire externo de enfriamiento y alrededor de los
embobinados del motor. Este tipo de motor entonces permite pasar gotas del líquido
y partículas sólidas con un ángulo de 0 a 15o de la vertical del motor, este tipo de
motor está diseñado para el uso de áreas no peligrosas y relativamente limpias.
ODP: Open Drip Proof (A prueba de goteo), permite un libre intercambio de aire entre
el ambiente y las partes internas del motor.
Motores encapsulados – (Encapsulad) Estos motores cerrados ofrecen mayor
resistencia a la humedad y/o ambientes corrosivos.
Motores totalmente cerrados, enfriado por ventilador – (TEFC; Totally
Enclosed, Fan-Cooled) Un motor cerrado está equipado por enfriamiento externo por
medio de un ventilador integral con el motor pero externo, las partes del motor están
encerradas. Los motores TEFC son diseñados para el uso de áreas industriales con
alta humedad, sucio y polvoriento. TEFC: Totally Closed Fan Cooled (Totalmente
encapsulado con canales de ventilación) limita el intercambio de aire del ambiente y
las partes internas del motor, manteniendo el equipo libre de suciedad y agua. Otro
tipo de encapsula miento muy importante para nuestro entorno (en la industria del
petróleo) es el Explosión Proof (A prueba de explosión), el cual deber ser utilizado en
espacios donde existe un eminente riesgo de explosión, este tipo de encapsulado
incrementa considerablemente los costo de un equipo por las protecciones y
consideraciones que se deben tener.
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Motores a prueba de explosión/ Motores a prueba de ignición de polvos –
(Explosión - Prof./ Dust – Ignition – Prof.) Estos motores a prueba de explosión/
prueba a ignición de polvos; resiste la explosión de un gas interno y evita la ignición
de un gas además de excluir polvos que puedan encenderse, sin permitir que genere
la temperatura suficiente, arco o chispa que propicie la combustión de la atmósfera
que lo rodee.
II.23. Ubicaciones peligrosas.[2]
Estos motores que se ubican en lugares peligrosos como de clase I grupo C ó D, o
de clase II grupos E, F ó G, cumplen con normas para motores a prueba de
explosión, (la UL y otros laboratorios proporcionan esta certificación, mediante una
placa colocada en el motor, (placa Auxiliar)) Los términos que se utilizan son: Clase,
División y Grupo
Clase: se refiere a la naturaleza del producto con características específicas que
genera la atmósfera explosiva
Clase I: Áreas peligrosas, donde están presentes en el aire gases o vapores
inflamables en cantidades suficientes para producir mezclas explosivas o
inflamables.
Clase II: Áreas Peligrosas, donde están presentes polvos combustibles
Clase III: Áreas Peligrosas por la presencia de fibras o partículas volátiles
fácilmente inflamables en el aire.
29
División: Se refiere a la probabilidad de que en el mismo momento se encuentren
presentes: la atmósfera explosiva con una chispa. De acuerdo a una condición
normal o anormal.
División 1: La atmósfera explosiva estará presente en forma permanente en el área
División 2: La atmósfera explosiva sólo estará presente en el área de manera
temporal, por fuga de tipo accidental. En condiciones normales habrá atmósfera
explosiva.
Grupo: Define el valor de temperatura de auto ignición de la atmósfera explosiva.
Grupo A: Producto inflamable, con punto de inflamación hasta 0oC
Grupo B: Producto inflamable, con punto de inflamación de 0oC a 21oC
Grupo C: Producto inflamable, con punto de inflamación de 21oC a 40oC
Grupo D: Producto inflamable, con punto de inflamación de 40oC a 65oC
Grupo E: Producto inflamable, con punto de inflamación superior a 65oC (fuel)
Grupo F: Gases Inflamables y Licuados (es decir sustancias con punto de
ebullición inferior o igual a 0 oC a la presión de 1 Atmósfera)
30
II.24. Factor de Servicio.[2]
Es el multiplicador que indica el porcentaje en exceso sobre la potencia nominal,
que puede acomodarse continuamente al voltaje y frecuencias nominales, sin
sobrecalentamiento dañino (es decir, que se sobrepase la elevación permisible en la
temperatura según la NEMA para sistemas dados de aislamiento). Los factores de
servicio más comunes son de: 1.0 a 1.15 Ejemplo 2, Sea un motor de 15 HP, con una
corriente nominal de 40A, con un factor de servicio de 1.2, podrá soportar la
siguiente sobrecarga;
Ejemplo 2, Sea un motor de 15 HP, con una corriente nominal de 40A, con un
factor de servicio de 1.2, podrá soportar la siguiente sobrecarga;
1.2 x 40 A = 48 AMP
ó 1.2 x 15 HP = 18 HP
El factor de servicio se aplica a motores de uso no permanente, es decir el FS
debe dar únicamente la seguridad térmica. Este dato debe ser considerado en el
dimensionado del conductor de alimentación al motor, es decir que el motor puede
trabajar con esta sobrecarga sin sufrir daños, sin embargo en estas condiciones de
trabajo se suelen afectar las características de eficiencia.
II.25. Diagramas de conexión[3]
Todos los motores trifásicos están construidos internamente con un cierto número
de bobinas eléctricas que están devanadas siempre juntas, para que conectadas
constituyan las fases que se conectan entre sí, en cualquiera de las formas de
conexión trifásicas, que pueden ser:
31
• Delta• Estrella• Estrella-delta
Delta
Los devanados conectados en delta son cerrados y forman una configuración en
triangulo. Se pueden diseñar con seis (6) o nueve (9) terminales para ser conectados
a la líneo de alimentación trifásica.
Cada devanado de un motor de inducción trifásico tiene sus terminales marcadas
con un número para su fácil conexión. En la figura 4.4, se muestra un motor de 6
terminales con los devanados internos identificados para conectar el motor para
operación en delta. Las terminales o puntas de los devanados se conectan de modo
que A y B cierren un extremo de la delta (triángulo), también B y C, así como C y A,
para de esta manera formar la delta de los devanados del motor.
Los motores de inducción de jaula de ardilla son también devanados con nueve (9)
terminales para conectar los devanados internos para operación en delta. Se
conectan seis (6) devanados internos para formar una delta cerrada, tres devanados
están marcados como 1-4-9, 2-5-7 y 3-6-8, en éstos [figura 4.5].
Los devanados se pueden bobinar para operar a uno o dos voltajes.
32
Estrella
Los devanados de la mayoría de los motores de inducción de jaula de ardilla están
conectados en estrella. La conexión estrella se forma uniendo una terminal de cada
devanado, las tres terminales restantes se conectan a las líneas de alimentación L1,
L2 Y L3 [ver figura 4.6]. Los devanados conectados en estrella forman una
configuración en Y.
Un motor conectado en estrella con nueve (9) terminales, tiene tres puntas en sus
devanados conectadas para formar una estrella (7-8-9). Los tres pares de puntas de
los devanados restantes, son los números: 1-4, 2-5 y 3-6 [figura 4.7].
33
Los devanados se pueden conectar para operar en bajo o alto voltaje. Para la
operación en bajo voltaje, éstos se conectan en paralelo; para la
operación en alto voltaje, se conectan en serie.
II.26. Conexiones para dos voltajes[3]
Algunos motores trifásicos están construidos para operar en dos voltajes. El
propósito de hacer posible que operen con dos voltajes distintos de alimentación, y
tener la disponibilidad en las líneas para que puedan conectarse indistintamente.
Comúnmente, las terminales externas al motor permiten una conexión serie para el
voltaje más alto y una conexión doble paralelo para la alimentación al menor voltaje.
34
CAPITULO III. CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES PASO A PASO.[4]
El motor paso a paso (step motor) está concebido para el posicionamiento con
precisión y de forma discreta, con incrementos angulares de su eje, denominados
pasos. Éstos se producen en la inversión de la corriente por los devanados, que a su
vez es controlada por unos interruptores de estado sólido de potencia. A éstos llega
una señal discreta proveniente del circuito digital de control, el cual determina la
acción del motor.
Existe una gran variedad de motores paso a paso, diferenciados entre si por su
constitución y forma de construcción. Entre éstos destacan tres tipos:
• Motores de imán permanente.
• Motores de reluctancia variable.
• Motores híbridos.
III.1. Motores de imán permanente
Este tipo de motores se caracteriza por la utilización de un imán permanente
cerámico cilíndrico en el rotor. El imán está magnetizado radialmente en una serie
de polos. El estator está constituido por láminas de material ferro magnético,
bobinado con el mismo número de polos que el rotor.
El ángulo de paso de este tipo de motores depende del número de polos del
estator y el rotor. Debido a las características del material magnético utilizado en la
construcción del rotor, el número de polos de éste es limitado, por lo que los ángulos
que se consiguen con este tipo de motor son grandes
En un intento de reducción del ángulo del paso se puede incrementar el diámetro
del imán del rotor, con ello se consigue aumentar el número de polos, pero también
35
el momento de inercia de éste (que para un cilindro aumenta con la cuarta
potencia del diámetro). Esto reduce drásticamente el par de arranque, por lo que
esta posibilidad queda descartada. La solución a adoptar consiste en construir el
motor con más de un estator, con lo que se puede obtener ángulos del paso
inferiores a 3,75º.
La figura 2.1 representa un motor de imán permanente básico con un bobinado
(fase) y dos polos. En la figura 2.1 (a), la alimentación del bobinado genera un
flujo magnético en sentido horario, este se cierra sobre los polos del estator,
provocando el movimiento del rotor, hasta conseguir el equilibrio en la orientación
de los campos magnéticos, estado de reposo. En la figura 2.1 (b) cambia el
sentido de la corriente, lo que conlleva a la inversión del flujo magnético, y por
consiguiente, los polos que antes se atraían en equilibrio, ahora se repelen,
produciendo un nuevo movimiento del rotor, buscando la nueva orientación del
campo, posición de equilibrio.
36
Un sistema con un número de polos superior a dos podría ser el que muestra la
figura 2.2. Un bobinado (fase) con seis polos tanto para el rotor como para el estator.
Todos los polos se encuentran repartidos de forma equidistante formando un círculo.
Un motor que esté formado por una única fase no tiene sentido, ya que la dirección
de arranque quedaría indeterminada, y el cambio de sentido seria imposible. El
número mínimo de fases es dos.
37
Con un motor de dos fase y dos polos por fase (figura 2.3), se puede controlar el
sentido de giro. La figura 2.3 (a) nos muestra el estado inicial, las dos fases
excitadas forman un campo magnético que orienta el rotor a la posición uno de
equilibrio. En la figura 2.3 (b) se realiza la inversión de la corriente en la fase B, lo
que produce una variación del campo magnético en sentido horario, a su vez, el rotor
se desplaza con el mismo sentido, buscando siempre la posición de equilibrio. La
figura 2.3 (c) muestra una nueva inversión de la corriente en la fase A, produciendo
un nuevo paso de 90º en sentido horario.
Si se invierte el orden de inversión de la corriente por las fases, el movimiento
igualmente se invierte, obteniendo una rotación del rotor en sentido anti horario.
III.2. Motores paso a paso de reluctancia variable.
El motor de reluctancia variable está constituido por un rotor de láminas
ferromagnéticas no imantadas, formando un cilindro alrededor del eje, éstas se
encuentran ranuradas de forma longitudinal, formando dientes (polos del rotor).
La ranuración del rotor conlleva una variación de la reluctancia en función de su
posición angular.
38
Igualmente que el rotor, el estator está formado por láminas de material ferro
magnético no imantado, con una serie de ranuras en forma longitudinal, que
albergan los bobinados de las fases, y forman los polos del estator. Normalmente la
constitución del rotor y el estator es a base de láminas ferromagnéticas, pero
también se pueden encontrar unidades con constitución sólida de hierro dulce.
El número de dientes del rotor es menor que el número de dientes del estator, de
modo que sólo un par de polos del estator y su correspondiente par de polos del
rotor pueden estar alineados por fase. La figura 2.4 representa un motor VR de tres
fases con seis polos en el estator y cuatro en el rotor. Cada fase dispone de dos
bobinados, situados en polos opuestos. La figura 2.4 (b) nos muestra una conexión
de los bobinados en serie, pudiéndose conectar igualmente en paralelo.
Partiendo de la posición de equilibrio con la fase 1 activada (figura 2.6 (a)). Un
paso se obtiene situando la fase 1 a estado OFF y la fase 2 a estado ON; en este
instante los polos del rotor más próximos a los polos de la fase dos del estator, son
atraídos en el intento de circular las líneas de flujo magnético (figura 2.6
(b)),produciendo un movimiento de rotación entre ambos polos hasta quedar
alineados (figura 2.6 (c)). Con esta operación obtenemos un paso del rotor.
La figura 2.7 muestra la secuencia de avance en sentido anti horario de un motor
VR de cuatro polos, resultado de la secuencia de activación (Ph1-Ph2-Ph3-Ph1..) de
39
las fases del estator El número de pasos para estos motores se calcula de la
misma forma que en los motores de imán permanente, fórmulas (1) y (2). Tomando el
motor de la figura 2.7, tenemos cuatro polos en el estator y tres fases en el rotor, por
consiguiente el número de pasos por vuelta del rotor es 3*4=12. El ángulo del paso
será 360º/12=30º.
III.3. Comparación de los diferentes tipos de motores paso a paso
-Motores de imán permanente:
• Tienen un par elevado debido a la incorporación de un imán en el rotor. • Los ángulos de paso que se pueden obtener son grandes. • El tamaño esta condicionado al rotor de imán permanente y al ángulo de
paso, no se puede obtener tamaños reducidos. • Debido a la imantación del rotor, este tipo de motores presentan un par
residual o par de frenado. • El efecto de amortiguamiento generado por la imantación limita el rango de
velocidades.
-Motores de reluctancia variable:
• Al no incorporar imán permanente, el rotor se puede fabricar con un diámetro pequeño, y por consiguiente el tamaño del motor también es reducido.
• Con un diámetro del rotor pequeño, el momento de inercia de este también lo es, lo que proporciona un rango dinámico elevado (altas velocidades), y un buen par de arranque.
• El ángulo del paso está limitado, el diámetro del estator limita el número de polos bobinados que puede albergar.
• No tiene par de retención residual cuando se desactiva, lo cual a menudo es una desventaja.
• Son los que tienen menos par, pero la fabricación es más fácil.
40
III.4. Características estáticas.
Par de mantenimiento (Holding torque)
Cuando se alimenta el motor, y en estado de reposo es necesario una cierta
cantidad de par para desviar el rotor un paso, este se conoce como par de
mantenimiento o (Holding torque) y es específico para cada motor. Normalmente
lo proporciona el fabricante en las características técnicas. Cuando se aplica un
par que excede el par de mantenimiento el rotor gira continuamente. El par de
mantenimiento normalmente es más alto que el par de trabajo y actúa como
freno, manteniendo la carga en posición.
El par estático desarrollado por un motor está en función de la posición del rotor;
de las dimensiones del estator y los dientes del rotor, y el valor de la intensidad
que circula por los bobinados. Las curvas de respuesta típica de un motor VR nos
las muestra la figura 3.1; las de un motor híbrido son muy parecidas.
41
En la posición del paso, los dientes del rotor y el estator están perfectamente
alineados y no se produce ningún par. Si el rotor es desplazado fuera de la posición
de equilibrio se desarrolla una fuerza entre los dientes del rotor y los del estator,
formando un par que empuja al rotor para retornarlo a la posición del paso. Cuando
la dirección de desplazamiento del rotor es negativa produce un par positivo y
cuando es positiva produce un par negativo.
El par que produce el motor es proporcional a la corriente por las fases, para los
motores de reluctancia variable y para los híbridos, como se puede observar en la
figura 3.3 de las características par/intensidad, el par es proporcional a la intensidad
con una cierta linealidad.
III.5. Características dinámicas.
Las característica de comportamiento dinámico del motor que nos relacionan la
velocidad y el par, pudiéndose derivar de éstas el arranque, el paro, y la aceleración.
Curvas características par/frecuencia.
Los motores paso a paso son usados para el posicionamiento en sistemas
mecánicos que requieren un control preciso del paso, el par que generan tiene que
ser suficiente para arrastrar las cargas a las que están sometidos, en secuencias de
aceleración, desaceleración o trabajando a velocidad constante.
42
Las condiciones de trabajo, las necesidades de velocidad y aceleración
condicionan la elección del motor que debe cumplir con los requisitos de
par/velocidad necesarios. Para llevar a cabo la elección, nos tenemos que basar en
las curvas de par/velocidad que proporciona el fabricante. Éstas están formadas por
dos curvas características; la primera denominada ‘pull in' nos indica el par de
arranque o paro sin pérdida de pasos en función de la velocidad de arranque o paro,
con el motor en estado de reposo, la segunda ‘pull out' nos da el par máximo de
trabajo cuando el motor se encuentra en funcionamiento. Entre las curva de ‘pull in' y
la de ‘pull out' tenemos el área de aceleración desaceleración que se conoce como
campo de giro o zona de arrastre.
La figura 3.7 nos muestra las curvas típicas de un motor paso a paso, la curva ‘pull
in' queda delimitando la zona de arranque/paro, indicándonos en sus extremos la
máxima frecuencia de arranque y el par máximo de arranque. Para que el motor
pueda arrancar, se tiene que confrontar la curva de arranque ‘pull in' con la del par
resistente del sistema y encontrar la frecuencia máxima de arranque, por encima de
éste el par que entrega el motor es inferior al de la carga, quedando bloqueado. La
curva ‘pull out' establece el par máximo de trabajo y la máxima frecuencia de trabajo.
Si la relación par/frecuencia cae fuera de los límites de la curva ‘pull out' el rotor
43
pierde el sincronismo del campo magnético generado por la excitación,
provocando la pérdida de pasos o el paro completo, dejando el motor en un estado
de oscilación sin movimiento.
III.6. Relación entre el par dinámico y el par estático.
Operando a baja frecuencia la corriente por las fases de los motores tiene forma
rectangular. Por ejemplo en la figura 3.9 la corriente por las tres fases llega al valor
máximo ya que la constante de tiempo de la fase es de 1ms y el período de la
excitación es de 20ms a una velocidad de 50 pasos por segundo. Bajo estas
condiciones se puede deducir el par dinámico ‘pull out' del motor para unas
características de excitación en particular.
44
III.7. Conexiones motor paso a paso TM STP-DRV-4035.
Motores de 4 conductores
Los motores de 4 conductores pueden ser conectados solamente de una forma.
Siga el diagrama de cableado mostrado a la derecha.
Motores de 6 conductores
Los motores de 6 conductores se pueden conectar en serie o en el cable central
centro. En modo en serie, los motores producen más torque en velocidades bajas,
pero no pueden funcionar tan rápidamente como en la configuración de conexión
central. En la operación en serie, el motor se debe hacer funcionar con corriente
menor que la nominal en un 30% para evitar calentamiento. Los diagramas eléctricos
para ambos métodos de conexión se muestran abajo. NC significa no conectados.
45
Motores de 8 conductores
Los motores de 8 conductores también se pueden conectar de dos formas: serie o
paralelo. La operación serie le da más torque a bajas velocidades y menos torque a
altas velocidades. Al usar la conexión serie, el motor se debe hacer funcionar con
30% menos que la corriente nominal para prevenir calentamiento excesivo. La
operación paralela permite un mayor torque en alta velocidad. Al usar la conexión
paralela, la corriente se puede aumentar en 30% sobre la corriente nominal. Se debe
tomar cuidado en cualquier caso para asegurarse que el motor no se está
recalentando. Se muestran abajo diagramas eléctricos para motores de 8
conductores.
III.8. Características de fuente de poder.
• Salida de 32 VCC hasta 4 A no regulada para un motor paso a paso bipolar• Salida de 5 VCC ±5% con hasta 500 mA regulada, para las entradas de pulsos• Terminales con tornillos de entrada de CA y de salida de C.C.• Entrada de alimentación de 120 o 240 VCA, 50/60 Hertz, seleccionable por un switch• LEDs de indicación de fuente energizada.
46
III.9. Motores paso a paso MTRE-ST Características y códigos para el pedido (FESTO).
47
48
CAPITULO IV. CARACTERISTICAS DE LOS SERVOMOTORES.[5]
Un servomotor (también llamado Servo) es un dispositivo similar a un motor de
corriente continua, que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro
de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición. Está conformado
por un motor, una caja reductora y un circuito de control. Los servos se utilizan
frecuentemente en sistemas de radio control y en robótica, pero su uso no está
limitado a estos. Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de
corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo,
conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
Un servo normal o Standard tiene 3kg por cm. de torque que es bastante fuerte
para su tamaño. También potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo,
por consiguiente, no consume mucha energía.
La corriente que requiere depende del tamaño del servo. Normalmente el
fabricante indica cual es la corriente que consume. Eso no significa mucho si todos
los servos van a estar moviéndose todo el tiempo. La corriente depende
principalmente del par, y puede exceder un amperio si el servo está enclavado.
IV.1. Funcionamiento del servomotor.
El motor del servo tiene algunos circuitos de control y un potenciómetro (una
resistencia variable) esta es conectada al eje central del servo motor. En la figura se
puede observar al lado derecho del circuito. Este potenciómetro permite a la
circuitería de control, supervisar el ángulo actual del servo motor. Si el eje está en el
ángulo correcto, entonces el motor está apagado. Si el circuito chequea que el
ángulo no es el correcto, el motor girará en la dirección adecuada hasta llegar al
ángulo correcto. El eje del servo es capaz de llegar alrededor de los 180 grados.
Normalmente, en algunos llega a los 210 grados, pero varía según el fabricante. Un
servo normal se usa para controlar un movimiento angular de entre 0 y 180 grados
49
Un servo normal no es mecánicamente capaz de retornar a su lugar, si hay un mayor
peso que el sugerido por las especificaciones del fabricante.
La cantidad de voltaje aplicado al motor es proporcional a la distancia que éste
necesita viajar. Así, si el eje necesita regresar una distancia grande, el motor
regresará a toda velocidad. Si este necesita regresar sólo una pequeña cantidad, el
motor correrá a una velocidad más lenta. A esto se le llama control proporcional.
IV.2. ¿Cómo se debe comunicar el ángulo a cual el servo debe posicionarse?.
El cable de control se usa para comunicar el ángulo. El ángulo está determinado
por la duración de un pulso que se aplica al alambre de control. A esto se le llama
PCM Modulación codificada de Pulsos. El servo espera ver un pulso cada 20
milisegundos (.02 segundos). La longitud del pulso determinará los giros de motor.
Un pulso de 1.5 ms., por ejemplo, hará que el motor se torne a la posición de 90
grados (llamado la posición neutra). Si el pulso es menor de 1.5 ms., entonces el
motor se acercará a los 0 grados. Si el pulso es mayor de 1.5ms, el eje se acercará a
los 180 grados.
50
Como se observa en la figura, la duración del pulso indica o dictamina el ángulo
del eje (mostrado como un círculo verde con flecha). Nótese que las ilustraciones y
los tiempos reales dependen del fabricante de motor. El principio, sin embargo, es el
mismo.
Para los Hitec: 0.50 ms = 0 grados, 1.50 ms = 90 grados y 2.5 ms = 180 grados.
IV.3. Características generales:
Estos servos tienen un amplificador, servo motor, Piñonería de reducción y un
potenciómetro de realimentación; todo incorporado en el mismo conjunto. Esto es un
servo de posición (lo cual significa que uno le indica a qué posición debe ir), con un
rango de aproximadamente 180 grados. Ellos tienen tres cables de conexión
eléctrica; Vcc, GND, y entrada de control.
Control
Para controlar un servo, usted le ordena un cierto ángulo, medido desde 0 grados.
Usted le envía una serie de pulsos. En un tiempo ON de pulso indica el ángulo al que
debe posicionarse; 1ms = 0 grados, 2.0ms = máx. grado (cerca de 120) y algún valor
entre ellos da un ángulo de salida proporcional. Generalmente se considera que en
1.5ms está el "centro." Entre límites de 1 ~ 2ms son las recomendaciones de los
fabricantes; usted normalmente puede usar un rango mayor de 1.5ms para obtener
un ángulo mayor e incluso de 2ms para un ángulo de rendimiento de 180 grados o
más. El factor limitante es el tope del potenciómetro y los límites mecánicos
construidos en el servo. Un sonido de zumbido normalmente indica que usted está
forzando por encima al servo, entonces debe disminuir un poco.
51
3. CONCLUSIÓN.
Un motor eléctrico es un dispositivo rotativo que transforma energía eléctrica
energía mecánica. En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto
a los motores de combustión a igual tamaño y peso son más reducidos. Se
pueden construir de cualquier tamaño. Tiene un par de giro elevado y, según el
tipo de motor, prácticamente constante. Su rendimiento es muy elevado
(típicamente en torno al 80%, aumentando el mismo a medida que se incrementa
la potencia de la máquina). La gran mayoría de los motores eléctricos son
máquinas reversibles pudiendo operar como generadores, convirtiendo energía
mecánica en eléctrica
52
4. FUENTES DE INFORMACIÓN.
Bibliografía1: Andrés Videla Flores,
Manual De Motores
Electricos, 2006
2: Ing. Freddy Miranda,
PLACA DE IDENTIFICACION
EN MOTORES ELECTRICOS,
3: Ing. Jorge Antonio
Polanía Puentes, CONTROL
DE MOTORES ELÉCTRICOS,
4: , Motores Paso A Paso,
2009,
Http://www.alciro.org/alciro/
Plotter-Router-Fresad
5: Ing. HECTOR FABIO
QUINTERO, Caracteristicas
De Servomotores, 2003
6: , Motores Electricos
Baldor, 2011,
Http://www.abbmex.com/fra
memotorcd01.htm
7: , Aspas Axiales., 2011,
Http://www.extractores.com
.mx/ventiladores%20axial
8: , Arrancadores, 2009,
Http://html.rincondelvago.c
om/arrancadores.html
9: , Arrancadores ABB,
2011,
Http://www.google.com/url?
sa=t&rct=j&q=&esrc=s&so
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10: , ABB Contactores,
Minicontactores, Relés
Térmicos Y Arrancadores,
2011
11: WEG,
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s Suaves, 2011
12: Schneider Electric,
Variadores De Velocidad,
Arrancadores Electrónicos
Y Motores,
13: FEAS, Variador DC,
2011
14:
Http://es.wikipedia.org/wiki/
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%C3%B3nica_de_potencia,
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De Potencia Para
Arrancadores., 2010,
15: Siemens, Control,
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Automatización,
16:
Http://www.tme.eu/es/detail
s/crouzet88226015/reles-
temporales-mecanicos/cro,
Rele Temporizador.,
17: Abastelec S.R.L.,
MATERIALES PARA
INSTALACIONES
ELÉCTRICAS EN ÁREAS
CLASIFICADAS, 2007,
18: ELECTRIC MOTORS
LEESON, CATALAGO DE
MOTORES CC, 2010
53
19: NOM-001-SEDE-2005,,
NORMA OFICIAL MEXICANA,
2006
20: SIEMENS, Botones
Pulsadores Y Lámparas,
2009
21: SPRECHER + SCHUH,
Contactores Serie CA4 Y
ArrancadoresSerie CAT4,
2007
22: ELMA, CATALAGO DE
DISIPADORES, 2006
23: NEC, DATASHEET
THYRISTORS 2S2M, 2S4M,
2002
24: SIEMENS, CATALAGO
PARA SEÑALIZACIONES,
2003
25: SIRIUS, CATALAGO DE
OVERLOAD, 2007
26: ABB, ESTACIONES DE
BOTONES A MANDO DE
DISTANCIA, 2009
27: FABRICANTE STI,
GABINETES DE
PROTECCION, 2010
28: LEESON, CATALAGO
CONTROLADOR DE SCR.,
LII
5. ANEXOS.
I.1. Primera actividad .
Motor de Corriente Directa
El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en
mecánica, provocando un movimiento rotatorio.
La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los bobinados del
inductor y del inducido.
Motor Serie: El devanado de campo se conecta en serie con la armadura. Este
devanado está hecho con alambre de grueso porque tendrá que soportar la corriente
total de la armadura.
Motor Paralelo: El bobinado del inductor principal esta conectada en derivación con
el circuito formado por los bobinados inducidos e inductor auxiliar.
Motor Compound: La excitación es originada por dos bobinados inductores
independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en
derivación con el circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e
inductor auxiliar.
Los misterio de las placas de los motores
Creo que la mayoría de los ingenieros sale de la universidad creyendo que de un
motor, solo hace falta conocer la potencia (HP) y el voltaje de alimentación, de
hecho eso era lo que necesitábamos para hacer los famosos cálculos de
protecciones, hasta el factor de potencia y la eficiencia eran datos típicos (0.85 y
90%), no fue sino hasta que hice mi primer levantamiento que caí en cuenta de
toda la información faltante, que era mucha en realidad.
55
La verdad, hasta abrumadora me pareció la información que tenían de placa los
motores, un montón de números y acrónimos (seguramente en ingles) los cuales
no entendí en un principio, bueno, no me quedo de otra que anotar todo y
después buscar el significado, esto fue lo que encontré.
HP: Es la potencia del eje, es decir, la salida sin incluir las perdidas y desde luego
no tiene componente reactivo, por lo que su equivalente en potencia eléctrica esta
en Vatios (W). Es por eso que se usa la eficiencia y el factor de potencia para
finalmente determinar la potencia aparente de entrada en el motor.
Volt: Es el voltaje de operación del motor, puede que tenga mas de un valor si el
motor admite varias configuraciones en sus terminales.
Hz: Es la frecuencia de alimentación, usualmente 60Hz, 50Hz en motores
Europeos o de Asia.
SF: Factor de servicio (Service Factor), es indicador de un multiplicador de la
potencia nominal, usualmente ese valor es 1.15, lo que quiere decir que el motor
podría trabajar al 115% de su carga nominal de manera sostenida sin presentar
fallas estructurales, digamos que es un margen de seguridad a la hora del diseño,
por eso este valor puede encontrarse entre 1 y 2, aunque SF mayores de 1.15 no
son muy comunes, a menos que la aplicacion lo requiera por las características
de la carga.
FLA: Amperios a plena carga (Full Load Amperes), es la corriente que "consume"
el motor cuando entrega el par nominal.
Phase: Indica la cantidad de fases, entonces tenemos que puede ser monofásico
o trifásico, se ha de evitar la confusión de llamarlo Bifásico cuando el motor se
56
alimenta con 2 líneas activas, cuando en realidad esa configuración es
monofásica.
RPM: Revoluciones por minuto, aquí puede existir una pequeña confusión, ya que
usualmente aquí se expresa la velocidad de sincronismo, en motores de
inducción esta no es la verdadera velocidad a la que trabaja bajo carga, ya que la
misma se encuentra en valores que oscilan entre el 1% y 6% (a esto se le conoce
como deslizamiento), dependiendo de las características del motor, en la mayoría
de los casos los motores de mayor potencia tienen menos deslizamiento que los
pequeños.
Insulation class: Clase de aislamiento, esto es según la NEMA, se asignan letras
dependiendo del tipo de aislamiento térmico del motor, lo que le permite operar en
determinadas condiciones de temperatura.
Letra NEMA Máxima temperatura de operación
permitida oC oF
A 105 221B 130 266F 155 311H 180 356
Locked-rotor code letter: Letra código de rotor bloqueado, esta es una de las
características mas importantes, ya que indica la magnitud de la corriente de
arranque del motor, usualmente se asume entre 6-8 veces la corriente nominal,
pero al conocer la letra código, se puede obtener un valor mas preciso.
57
NEMA Code Letter
KVA/HP Con rotor
bloqueado A 0-3.14B 3.15-3.55C 3.55-3.99D 4.0-4.49E 4.5-4.99F 5.0-5.59G 5.6-6.29H 6.3-7.09J 7.1-7.99K 8.0-8.99L 9.0-9.99M 10.0-11.19N 11.2-12.49P 12.5-13.99R 14.0-15.99S 16.0-17.99T 18.0-19.99U 20.0-22.39V 22.4-and up
Note que el valor lo da en kVA/HP por lo que al multiplicar la potencia del motor
en HP por el factor, obtenemos los kVA durante el arranque, asi que se debe usar
el voltaje y el factor de potencia para obtener la corriente de arranque.
Nema Frame: Carcasa Nema, define las dimensiones físicas del motor,
usualmente son 4 caracteres alfanuméricos, este código da las medidas que debe
tener el motor en ciertos lugares, por ejemplo, la distancia de la base al eje o la
distancia entre los pernos de agarre.
58
con la base. Existen al menos 3 tipos de códigos nema, por que a lo largo del
tiempo se han cambiado los códigos, los mas nuevos tienen la letra T al final del
código (Ejemplo: 364T).
NEMA design letter: Letra de diseño NEMA, otra letra mas del NEMA, esta letra
nos indica las caracteristicas de par/velocidad que tiene el motor en el aranque y
bajo carga, por lo general los motores tienen asociado la letra B, lo que indica que
son de uso general.
Enclosure: Cerramiento de motores, nos indica las caracteristicas constructivas
del motor en cuanto al tipo de enfriamiento y resistencia a agentes externos, por
ejemplo polvo o agua.
Código de cerramiento
59
LETRA DE DISEÑO NEMA
Motor de diseño A de la NEMA
Son motores de diseño A de la NEMA son motores para todo uso con altas
corrientes de arranque y pares de torsión normales (ver la figura N° 4 (a)), el
deslizamiento es menor al 5%, excepto para motores con 10 o más polos que tienen
un deslizamiento ligeramente mayor. Estos motores son adecuados en aplicaciones
en las cuales la carga de inercia es pequeña y los arranques no son frecuentes. Se
suelen usar cuando se requiere un alto par de torsión máximo (en comparación con
los motores de diseño B de la NEMA).
Motor de diseño B de la NEMA
Los motores de diseño B de la NEMA son motores para todo uso con pares de
torsión de arranque y corrientes normales y pares de torsión máximos relativamente
altos (ver la figura N° 4 (a)), el par de torsión de aceleración normalmente disponible
permite la aceleración rápida hasta la velocidad de plena carga. El deslizamiento es
similar que en el diseño A. Los motores de diseño B son los más populares en la
industria en general.
Motor de diseño C de la NEMA
Los motores de diseño C de la NEMA son motores que tienen altos pares de
torsión de arranque con corrientes normales de arranque (ver la figura N° 4 (a)), los
pares de torsión máximos son normales, aunque ligeramente mayores que los de
diseño B. Aunque el deslizamiento es menor al 5%, es el más alto que el
deslizamiento de los de diseño B. estos motores se usan típicamente en aplicaciones
donde las cargas de reparación son altas y donde se requieren pares de torsión de
arranque mayores que los disponibles en los motores de diseño B. estos motores
tienen buenas características de marcha normal, aunque la eficiencia es un poco
más pobre que los de diseño B.
60
Motor de diseño D de la NEMA
Los motores de diseño D de la NEMA son motores que tienen altos pares de
torsión de arranque con altos deslizamientos y baja corriente de arranque (ver la
figura N° 4 (a)). Este motor combina un alto troqué de arranque con un alto
deslizamiento nominal, se presentan tres tipos de diseño en función de su
deslizamiento o su rendimiento estos son:
• - Diseño 1D del 5% al 8%• Diseño 2D del 8% al 13%• Diseño 3D mayores al 13%•
CARACTERISTICAS DE CLASE DE DISEÑO.
61
I.2. Motores ABB (Nomenclatura según NEMA-IEC)
Nomenclatura de motores (NEMA).
A= Tipo de motor B= Tamaño de motorC= Código de productoD= Código de posición de montajeE= Código de tensión y frecuenciaF= Código de generación y códigos de variante.
Posición del 1 al 43GBN = TEFC CARCASA DE HIERRO FUNDIDO.
Posición de 5 a 6 Tamaño nema
80 = 4084 = 4498= 58
Posición 7Pares de polos1 = 2 polos2 = 4 polos3 = 6 polos
Posiciones 8 a 10Número de serie.
62
Posición 12 Posición de montaje.
A = Motor con patas.B = Motor con brida. Brida grande con agujeros pasantes.C = Motor con brida. Brida pequeña con agujeros roscadosF = Motor con patas y brida especial.H = Motor con patas y bridas grande con agujeros pasantesJ = Motor con patas y bridas roscados.
Design = Clase de diseño ACode = Código de rotor bloqueadoInsulation class = aislamiento clase F
Son motores de diseño A de la NEMA para todo uso con altas corrientes de arranque .y pares de torsión normales
63
Nomenclatura de motores (IEC).
Posiciones 1 a 43GAA = Motor totalmente cerrado con carcasa de aluminio.
Posición 4 tipo de rotorA = Rotor de jaula de ardilla.
Posiciones 5 y 6 tamaño IEC
05 = 5606 = 6307 = 7108 = 8009 = 9010 = 10011 = 11213 = 13216 = 16018 = 18020 = 20022 = 22525 = 250
Posición 7 Pares de polos
1 = 2 polos2 = 4 polos3 = 6 polos
Posiciones 8 a 10Número de serie.
64
Posición 12 Posición de montaje.
A = Motor con patas.B = Motor con brida. Brida grande con agujeros pasantes.C = Motor con brida. Brida pequeña con agujeros roscadosF = Motor con patas y brida especial.H = Motor con patas y bridas grande con agujeros pasantesJ = Motor con patas y bridas roscados.
65
6. SELECCIÓN DE UN MOTOR (EXAMEN)
Se requiere enfriar un sistema intercambiador de calor con un ventilador que
pueda mover 1/2 tonelada de aire por hora, el cual tiene una gran cantidad de
humedad por lo cual se requiere que el equipo cuente con protecciones a la
humedad. Por las condiciones propias del equipo solo se cuenta con un voltaje
de 200 V de CC los cuales pueden ser regulados de 100 a 200 volts.
I.1. Características del motor[6].
Marca: BaldorNo de catalogo: CDP3316CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y ELÉCTRICAS.HP: 1/3 RPM: 1750AMP:VOLTAJE DE ARMADURA: 180VOLTAJE DE CAMPANA: 180TEMPERATURA: 40 °CPROTECCIÓN IP 54 o TENVCARCASA: 56C.CLASE DE AISLAMIENTO: F.TIPO DE MONTAJE: F1.ESPECIFICACIONES ELECTRICAS: 35WGZ164.ESPECIFICACIONES MECANICAS: 35LYP634.
*Nota: para esta capacidad del motor seleccionado no se requiere controlador. El controlador es usado para motores a partir de 2hp.
66
I.2. características de la aspa del ventilador[7].
Caudales: 0.3 a 30 m3/s Presiones: hasta 100 mm ca Hélices: PPG - PAG - AL - CH.
I.3. Selección de la protección termomagnetica para el motor:
calculo de sobre-corriente= corriente nominal * 1.25corriente nominal= 2Acalculo de sobre-corriente= 2.5A
Para este motor se selecciono el modelo 104-7, con numero de catalogo
40002644, el cual se ajusta a la corriente nominal del motor (2A).
El calibre del cable se calculo de la misma manera, se usara un cable calibre 19
AWG.
67
7. ARRANCADORES[8].
Son necesarios los arrancadores para limitar la corriente de armadura que fluye
cuando el motor se conecta. El arrancador se usa para llevar al motor a su
velocidad normal y luego se retira del circuito. El aparato de control ajusta
entonces la velocidad del motor según sea necesario.
Los arrancadores y controles se han diseñado para satisfacer las necesidades de
las numerosas clases de motores de c-c. Por ejemplo, para arrancar los motores de
c-c pequeños pueden disponer de un interruptor de línea relativamente sencillo en
tanto que los motores de c-c grandes requieren instalaciones más complicadas.
Arrancadores de contacto triple para motores de derivación y compound:
El arrancador de tres puntos toma su nombre de las tres conexiones que deben
efectuarse entre él y el motor al cual ha de arrancar.
El arrancador de contacto triple para motores de derivación que se ilustra es
visible y se opera manualmente. El elemento resistor del reóstato se conecta en
derivación por medio de seis botones de contacto. El brazo móvil del reóstato
regresa a su primera posición mediante un resorte, y está dispuesto de manera que
se puede mover de un botón de contacto a otro para puentear secciones del resistor
en derivación.
Después de cerrar el interruptor de línea, el operador coloca manualmente y
mueve el brazo del reóstato de la posición de apagado al primer botón de contacto A.
Este transmite todo el voltaje de la línea de alimentación al campo en derivación,
energiza el imán de sujeción y conecta toda la resistencia de arranque en serie con
la armadura. En la práctica, el valor de esta resistencia se selecciona de manera que
68
limite la corriente de arranque a un 150% de la corriente nominal de la armadura a
plena carga.
Cuando el motor comienza a ganar velocidad, el operador mueve gradualmente el
brazo del reóstato hacia el contacto B, venciendo la tensión del resorte. En esta
forma, la resistencia se va desconectando de la armadura y queda conectada en
serie con el circuito de campo, donde prácticamente no tiene efecto, ya que su
resistencia es mucho menor que la del campo y, así, no influye en la velocidad del
motor ni en la intensidad del campo.
Cuando el brazo del arrancador de triple contacto está en B, la armadura queda
conectada directamente a la línea de alimentación y se considera que el motor
funciona a su velocidad normal. Entonces el imán de sujeción M, fija al brazo en la
posición B, oponiéndose a la tensión del resorte y no permite que el brazo del
reóstato regrese a la posición de apagado. Como el imán de sujeción está en serie
con el campo en derivación, detecta cualesquiera variaciones que ocurran en el
devanado del campo.
En el motor de derivación, al disminuir la intensidad del campo, la armadura tiende
a acelerarse. Como es posible alcanzar un punto de desboque cuando la intensidad
de campo se reduce demasiado el imán de sujeción está diseñado para
desenergizarse hasta determinado valor de la corriente de campo. En este punto, el
brazo unido al resorte regresa automáticamente a la posición de apagado. Esta
misma disposición hace también que el brazo regrese a la posición de apagado
cuando el voltaje de alimentación se interrumpe por alguna razón; en este caso será
necesario que el operador repita el ciclo de arranque para hacer que el motor
funcione otra vez, al restaurarse la energía en la línea.
El mismo arrancador de contacto triple que tiene el motor Shunt se puede usar en
un motor compuesto acumulativo. La ilustración muestra que la única diferencia
69
existente entre ambas posiciones está en el otro devanado de campo en serie del
motor compuesto.
arrancadores de contacto triple para motores en serie.
El arrancador de contacto triple para motores de serie sirve para el mismo
objetivo que los arrancadores que se usan en motores de derivación y
compuestos.
Una característica del arrancador de contacto triple para motores de serie que se
ilustra es que tiene protección contra bajo voltaje, lo cual significa que si el voltaje de
la fuente desciende hasta un valor muy bajo o a cero, el motor quedará
desconectado del circuito.
Note que, en este arrancador de contacto triple, la bobina del imán de sujeción
está conectada al voltaje de la fuente. Para poner en marcha al motor, el operador
mueve gradualmente el brazo del reóstato de la posición de apagado a la de
funcionamiento. Entonces el electroimán de sujeción mantiene el brazo del
arrancador, en la posición de funcionamiento, venciendo la tensión del resorte de
retroceso. Si la tensión de la fuente baja, el imán de sujeción se desenergiza y suelta
al brazo móvil, que rápidamente regresa a la posición de apagado, protegiendo así al
motor de un posible daño.
70
arrancador de contacto doble para motores serie.
Este tipo de arrancadores ofrece protección al motor, cuando éste funciona sin
carga, lo cual significa que si se quita súbitamente la carga cuando el motor está
andando, el arrancador desconectará el motor de la fuente de energía para evitar
que éste se desboque.
Note que en el arrancador de contacto doble, la bobina de sujeción está conectada
en serie con la fuente de alimentación, la armadura del motor y el devanado de
campo. Para poner en marcha al motor, el operador mueve gradualmente el brazo
del arrancador, de la posición de apagado a la de funcionamiento, deteniéndose
durante uno o dos segundos en cada botón de contacto del reóstato. Finalmente el
brazo se mantiene en la posición de funcionamiento, venciendo la tensión del resorte
de retroceso, debido a la atracción del imán de sujeción.
Si se quita la carga del motor, la caída correspondiente en la corriente de armadura
es percibida por la bobina de sujeción en serie, que la suelta. Como resultado, el
brazo del reóstato queda libre y regresa a la posición de apagado por la tensión del
resorte de retroceso. Esta característica evita que el motor de serie sufra daño como
resultado del funcionamiento a alta velocidad, cuando tiene una carga ligera o no
tiene carga.
71
I.1. Arrancadores comerciales C.A[9] .
Arrancadores directos, protección por guardamotor.
DESCRIPCIÓNCada arrancador directo montado en fábrica se compone de:– 1 × MS***... Guardamotor– 1 × BEA... Puente de conexión– 1 × A... Contactor compactoMarca : ABB
AplicaciónLas placas de montaje se usan para configurar arrancadores directos o inversores hasta 11 Kw.
DescripciónDos placas disponibles, según el tipo de arranque de motor:Arrancadores directosPM26-13, placa de montaje para arrancadores directos con contactor A26 y guardamotores MS116 y MS325
InversoresPM26-23, placa de montaje doble para inversores con contactores A9 hasta A26 y guardamotores MS116 y MS325
72
Arrancadores guía de selección de componentes para arrancadores estrella-triángulo[9].
1) El valor de la corriente es: corriente nominal x 0,582) También se puede utilizar un contactor auxiliar N + temporizador TP ya que los contactores AF tienen un pequeño retardo al cerrar.3) Valor tiempo usual = 6 ... 10 s4) Versión sin espacio para enclavamiento mecánico.5) Versión con espacio para enclavamiento mecánico.
73
Arrancadores estrella-triángulo YKB, YA e YAF para motores de 2,2 a 900kW. Inversores VOA9-30M...VNA110-30M[9].
74
I.2. Arrancadores comerciales C.C[10].
75
8. UNIDAD ll.
I.1. componentes electrónicos de los arrancadores para C.A [11].
SSW-06 - Alta Tecnología en Accionamiento de Arranques
La línea de Arrancadores Suave SSW-06 WEG es controlada vía microprocesador,
totalmente digital y diseñada con tecnología de última generación. Además de
proporcionar arranques y paradas controladas, protección completa del motor y
funciones dedicadas, ofrece una excelente relación beneficio/coste a los
accionamientos. La interactividad con la HMI LCD permite fácil programación durante
la puesta en marcha y durante el funcionamiento del equipo. Además, el SSW-06
incorpora la función SOFTPLC que permite la programación/edición de lógicas de
automatismo y la función “Pump Control” que permite un preajuste de los parámetros
en aplicaciones de bombeo (evitar el “Golpe de Ariete”).
76
Benefícios
• 32-bit RISC microcontrolador de alto rendimiento.• Protección electrónica del motor.• HMI extraíble con display doble (LED/LCD).• Métodos de control totalmente programables.• Control de par (torque) totalmente flexible.• Función “Kick-start” para cargas con alta inercia.• Función “Pump control” para el control inteligente de los sistemas de
bombeo.• Evita el “golpe de ariete” en bombas.• Limita los picos de corriente en la red.• Limita la caída de tensión durante los arranques.• Tensión Universal (220 a 575 Vac).• Fuente de alimentación conmutada con filtro EMC (94Vca a 253Vca).• Bypass incorporado en los modelos de 10A hasta 820A, permite tamaño
reducido, ahorro de energía y aumento de la vida útil del Arrancador Suave.
• Memoria back-up de la protección del motor I2t imagen térmica.• Protección contra desequilibrio de tensión y de corriente.• Protección contra sobre/sub tensión y corriente.• Entrada para PTC del motor.• Reducción del estrés sobre acoplamientos y equipos de transmisión
(reductores, roldanas, correas, etc...).• Aumento de la vida útil del motor y del sistema mecánico de la máquina
accionada.• Fácil operación, programación y mantenimiento vía HMI.• Instalación eléctrica y mecánica sencilla.• Puesta en marcha orientada.
77
Variadores de velocidad[12].
Los variadores de velocidad son dispositivos electrónicos que permiten variar la
velocidad y la cupla de los motores asincrónicos trifásicos, convirtiendo las
magnitudes fijas de frecuencia y tensión de red en magnitudes variables.
Se utilizan estos equipos cuando las necesidades de la aplicación sean:
• Dominio de par y la velocidad• Regulación sin golpes mecánicos• Movimientos complejos• Mecánica delicada
78
PAR VARIABLE.
79
I.2. componentes electrónicos de los arrancadores para C.C[13]
Datos técnicos.
80
I.3. Componentes electrónicos de potencia para arrancadores.
SCR[14].
El rectificador controlado de silicio (en inglés SCR: Silicon Controlled Rectifier)
es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con
estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron)
y Transistor.
Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es la
encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona
básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente
en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no
se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor
comienza a conducir. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada
alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de
bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito.
Características:
81
82
TRIAC[14]:
Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la
familia de los transistores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es
unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el
TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.
Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían
dos SCR en direcciones opuestas. Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso
pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta. El disparo del TRIAC se
realiza aplicando una corriente al electrodo puerta.
Aplicaciones más comunes
• Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.
• Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.
• Funciona como interruptor electrónico y también a pila. • Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como
atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.
• Debido a su poca estabilidad en la actualidad su uso es muy reducido.
83
Transistor IGBT[14]:
El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del inglés Insulated Gate Bipolar
Transistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como
interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia.
Este dispositivo posee la características de las señales de puerta de los
transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de
saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada
de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de
excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de
conducción son como las del BJT.
Los transistores IGBT han permitido desarrollos que no habían sido viables hasta
entonces, en particular en los Variadores de frecuencia así como en las aplicaciones
en maquinas eléctricas y convertidores de potencia que nos acompañan cada día y
por todas partes, sin que seamos particularmente conscientes de eso: automóvil,
tren, metro, autobús, avión, barco, ascensor, electrodoméstico, televisión, domótica,
Sistemas de Alimentación Ininterrumpida o SAI (en Inglés UPS), etc.
Características:
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutación de
hasta 20 kHz y ha sustituido al BJT en muchas aplicaciones.
Es usado en aplicaciones de altas y medias energía como
fuente conmutada, control de la tracción en motores y cocina de inducción. Grandes
módulos de IGBT consisten en muchos dispositivos colocados en paralelo que
pueden manejar altas corrientes del orden de cientos de amperios con voltajes de
bloqueo de 6.000 voltios.
84
CAPITULO II. Criterio de selección de materiales para el arranque de un motor eléctrico reversible.(ejercicio 1)
Características eléctricas del motor.
Fabricante: Lorenzomodelo: 20089
Voltaje Potencia Corriente Factor de potencia
Frecuencia.
220/380 ∆/Ῠ 1.1 KW 4.5/2.6 ∆/Ῠ Cos: 0.86 60 Hz
Formula para obtener la corriente nominal:
KWV∗1.73∗FP
El resultado de acuerdo con las características eléctricas del motor es de 3.73 A
BOTONERAS[15]
Voltaje de operación
Modelo Numero de catalago
Botonera N/C
Botonera N/A
Botonera A7B100000026
127V 2MGBA2 A7B10000003826
1 2
127V 2MGBA2 A7B10000003826
1 Marca: siemens
85
SEÑALIZACION
Voltaje de operación
Numero de catalago (siemens)
Rojo (paro) Verde(arranque)
127V A7B10000003826 1
127V A7B30000003826 1
PROTECCION[15]
Protección Termomagnetico (3 polos)
Modelo Numero de catalago(siemens)
Fusible(3 polos)
Modelo Numero de catalago (siemens)
Sobrecarga 6A 306-7 40002
943
Corto circuito y falla a tierra
10A 310-7 40002
944
Protección contra sobrecarga: 3.73*115%= 4.28A
Protección contra cortocircuito: 3.73*250%= 9.32A
86
CONTACTORES[15]
características
Contactares auxiliares
T. designación
Numero de catalogo
Fabricante
Corriente de servicio
9A C 2, A 2 3TB4010
-OAN1
3000491
1
Siemens
H.P 3
Voltaje de operación
220V 60Hz
CALIBRE DEL CONDUCTOR
In del motor = 3.73A
Se le agrega el 25% a la corriente nominal, en este caso 25% de 3.73= 0.932
0.932 + 3.42= 4.352A
Factor de agrupamiento: 4.275/ 0.8= 5.44
Factor de temperatura: 5.44/ 0.9= 6.0 entonces la Ic= 6.0
Calibre del conductor: 2.082 mm2
87
CANALIZACIÓN
Gabinete[15]
Gabinete para interruptores termomagnéticos 5sx1 con riel DIN, corriente de 70A,
número de polos 3, tipo 8GB0303.
Dimensiones:
Alto: 160 mm; Frente: 111,2 mm; Fondo: 65,8 mm
Montaje: Sobreponer
Número de catálogo: A7B93000004500
Fabricante: Siemens
88
CAPITULO III. Criterio de selección de materiales para el arranque de un motor eléctrico estrella delta.(ejercicio 2).
Características eléctricas del motor.
Fabricante: Lorenzomodelo: 20089
Voltaje Potencia Corriente Factor de potencia
Frecuencia.
220/380 ∆/Ῠ 1.1 KW 4.5/2.6 ∆/Ῠ Cos: 0.86 60 Hz
Formula para obtener la corriente nominal:
KWV∗1.73∗FP
El resultado de acuerdo con las características eléctricas del motor es de 3.73 A
PROTECCIONES[15].
Protección Termomagnetico (3 polos)
Modelo Numero de catalogo(siemens)
Fusible(3 polos)
Modelo Numero de catalogo (siemens)
Sobrecarga 6A 306-7 40002
943
Corto circuito y falla a tierra
10A 310-7 40002
944
Protección contra sobrecarga: 3.73*115%= 4.28A
Protección contra cortocircuito: 3.73*250%= 9.32A
89
SEÑALIZACION
Voltaje de operación
Numero de catalogo (siemens)
Rojo (paro) Verde(arranque) Verde (estrella)
Verde (delta)
127V A7B10000003826
1
127V A7B30000003826
1
127V A7B30000003826
1 1
TEMPORIZADOR [16]
Fabricante modelo N. catalogo type voltaje corriente
Crouzet 88 226 012 88226015 6s a 12 min 127V 6.3
90
CONTACTORES (3 contactores)
características
Contactares auxiliares
T. designación
Numero de catalogo
Fabricante
Corriente de servicio
9A C 1, A 2 3TB4010
-OAN1
3000491
1
Siemens
H.P 3
Voltaje de operación
220V 60Hz
Calibre del conductor
In del motor = 3.73A
Se le agrega el 25% a la corriente nominal, en este caso 25% de 3.73= 0.932
0.932 + 3.42= 4.352A
Factor de agrupamiento: 4.275/ 0.8= 5.44
Factor de temperatura: 5.44/ 0.9= 6.0 entonces la Ic= 6.0
Calibre del conductor: 2.082 mm2
Canalización
Articulo 350 - tubo (conduit) metálico flexible.
91
GABINETE[17]
Fabricante: Abastelec
Modelo: GMO 20
Dimensiones
92
9. UNIDAD lll
1.- CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR.[18]
DC MOTORS NEMA FRAME • SCR RATED
Product FeaturesList Price :$ 2,418
Catalog No 128010.00 Model C145D17FK3
Product type DC Stock Stock
Description 2HP.1750RPM.K145TC.TEFC.180V.CONT.40C.1.0SF.RIGID C.DC NEMA.C145D17FK3A
Engineering Data
RPM 1750 HP 2Serv.
Factor 1.0
KW Form Factor 1.4 Amps 9.5
KW2Form Factor
2FLA2
Volts 180 Frame 145TC
Max Amb 40 Duty CONT TYPE DF
Insul Class H Enclosure TEFC
Bearing OPE 6203
Protection NOT Protector Bearing PE 6205
EFF 78.8% Torque 72 LB-IN
UL Yes CSA Yes CE NoMotor
Wt. 86 LB Nameplate 080209 Lubrication POLYREX EM
Carton Label
Leeson Gen
Purpose
Assembly Mounting C-Face Rigid Rotation RECONN
Winding D6322 Ext. Diag. Ext. Diag2
GROUP: 1 B Shaft Dia. 7/8 IN Packaging 307032.62
Sub Group B Paint 305000.01
Test Card 01 Outline 033993Cust Part
No
93
Dimensiones del motor eléctrico.[18]
94
2.- PROTECCIONES (C.C YF.T).
Parámetros:
• Voltaje: 180vcc
• Corriente: 9.5A
Tipo de protección
• termomagnetico
Calculo de valores nominales.
En el caso de uso en circuitos de corriente continua el valor de la intensidad
necesaria para provocar el disparo magnético se incrementa aproximadamente
en un 40% con respecto a la intensidad necesaria en
corriente alterna. Los interruptores termo-magnéticos pueden utilizarse en
corriente continua sin reducción de su capacidad de ruptura hasta una tensión de
48 V con un polo protegido y hasta 110 V con dos polos protegidos. Para mayores
valores de ésta, la capacidad de ruptura se reduce sensiblemente.
Requerimientos normativos.[19]
Según el articulo 430-52 de la NOM-SEDE-2005
95
D) Motores de alto par. Los circuitos para los motores de alto par deben
protegerse a la capacidad
nominal que aparezca en la placa de datos del motor, según lo indicado en 240-
3(b).
Valor del interruptor termomagnetico: 10A.
3.- DIAGRAMA DE FUERZA.
Diseño del circuito.
V max 180 Vcc
I max 9.5 A
96
Identificador de componentes
Botoneras.[20]
1 botón con llave : Ideal para evitar arranques involuntarios del motor
Corriente nominal AC12 10 A
Máxima tensión de operación en c.d.
660 V c.c.
Tipo de protección en gabinete.
IP65
Temperatura admisible. -20 hasta +60°C
Protección contra cortocircuito. Fusible Diazed
10 Amp.
Vida útil mecánica 10 x 106 maniobras
1 botón manija: ideal para seleccionar el avance y retroceso del motor eléctrico de
igual forma sirve para detener el motor[20]
Corriente nominal AC12 10 A
Máxima tensión de operación en c.d.
660 V c.c.
Tipo de protección en gabinete.
IP65
Temperatura admisible. -20 hasta +60°C
Protección contra cortocircuito. Fusible Diazed
10 Amp.
Vida útil mecánica 10 x 106 maniobras
97
Dimensiones en milímetros[20]
Arrancador[21]
1 Arrancador con 2 contactos auxiliares NA Y NC.Fabricante: sprecher + schuhNo catalago: CAT4-12C-10- 220D.
98
Contactores auxiliares.[21]
1 Arrancador con 2 contactos auxiliares NA Y NC.Fabricante: sprecher + schuhNo catalago: CA4-9C-M40-220D.
Dimensiones en milímetros.
99
Montaje Riel DIN
Fabricante: ABBDESCRIPCIÓN
* Zinc de acero chapado en bicromato * La longitud estándar ya perforado: 2 metros * El ferrocarril es en cumplimiento con la norma EN 50022 estándar (DIN 46277-3-NFC 63015 DIN 3) * Tamaños personalizados de corte disponibles ahora!
100
Disipador.[22]Fabricante: ELMA
Dimensiones del disipador[22]
101
4.- DIAGRAMA DE CONTROL.
Dispositivo electrónico de potencia.[23]
THYRISTORS 2S2M, 2S4M
102
Reversible
Señalizaciones [24]
Fabricante: siemens No de catalago: 098003.00
103
Dimensiones[24]
Esquema de conexiones.
Protección contra sobre carga (overload)[25]Fabricante: SIRIUSNo catalago: 3RB29 06-2BG1
Calculo sobrecarga Articulo 430-32 Factor de servicio: 115%
9.5 * 1.15= 10.92
de acuerdo con los cálculos obtenidosse procedió a seleccionar el overload ajustable de9A a 25A
1) Un dispositivo separado de sobrecarga que sea sensible a la corriente eléctrica del motor. La corriente eléctrica nominal o de disparo de este dispositivo no debe ser mayor que los por cientos de la corriente de placa a plena carga del motor
104
Paro de emergencia[20]
Corriente nominal AC12 10 A
Máxima tensión de operación en c.d.
660 V c.c.
Tipo de protección en gabinete.
IP65
Temperatura admisible. -20 hasta +60°C
Protección contra cortocircuito. Fusible Diazed
10 Amp.
Vida útil mecánica 10 x 106 maniobras
Dimensiones en milímetros.[20]
Estación de botones de mando a distancia.[26]
Boletín 800R — Estaciones de botones pulsadores de 30.5 mm herméticamente selladas para División 2/Zona 2
• Estaciones de botones pulsadores para lugares
peligrosos
105
• Clases I y II División 2/Zona 2
• Agujero de montaje de 30.5 mm
• Tipos 4/13 y 4/4X/13
Estaciones de control
Las estaciones de control Boletín 800R están diseñadas para lugares peligrosos División 2/Zona 2. Constan de operadores Boletín 800H (Tipo 4/4X/13) o Boletín 800T (Tipo 4/13) con bloques de contactos sellados. Las unidades Boletín 800R están disponibles como estaciones ensambladas en la fábrica o como componentes para ensamblaje en el campo.
Clasificaciones de contactos de interruptor sellado
Máxima corriente continua Ith 5 A. Las unidades Boletín 800T y 800H tienen
clasificaciones de circuito de control con bloques de contacto de interruptor sellado como se indica a continuación.
Clasificaciones de contactos de interruptor sellado apilables
Máxima corriente continua Ith 2.5 A. Las unidades Boletín 800T y 800H tienen
clasificaciones de circuito de control con bloques de contacto de interruptor sellado como se indica a continuación.
106
Clasificaciones de contactos de láminas lógicos
Máximo CC: 30 V, 0.06 A Máximo CA: 150 V, 0.15 ASólo debe usarse con cargas resistivas
Gabinete.[27]
Selección del gabinete Fabricante: STI
DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PRODUCTO
Gabinetes de usos múltiples con cerradura para anunciadores a distancia, paneles de control de alarmas contra incendios, u otros productos electrónicos que requieren protección física o contra la intemperie. Permite la protección contra el vandalismo (accidental o intencional), como así también contra la suciedad, polvo y mugre. Los gabinetes van montados sobre la pared, permitiendo que la unidad quede alojada en una ubicación central. Los gabinetes vienen con una cerradura con llave o perilla de accionamiento manual, con o sin alarma. Cuentan además con un orificio adicional previsto para la colocación de una cerradura o cierre de seguridad secundario.
Serie STI-7520 ·Caja de policarbonato mate. ·STI-7520 y STI-7521 Aprobado por Norma NEMA 4X, Reconocido por Norma UL.
*Artículo 373 Gabinetes y caja Corto circuitos.
107
Dimensiones
108
Montaje: empotrado
Conductores Fabricante: viakon Calibre 14 de THW-LS
Descripción general.
Cable de tres o cuatro conductores de cobre suave, con aislamiento individual
termoplástico de policloruro de vinilo (PVC), e identificados por el color del
aislamiento, rellenos para dar sección circular, cinta reunidora y cubierta exterior
termoplástica de policloruro de vinilo (PVC).
Especificaciones.
Los cables Viakon® multiconductores THHW-LS, cumplen con las siguientes
especificaciones:
• NOM-063-SCFI Productos eléctricos conductores-requisitos de seguridad.
• NMX-J-010-ANCE Conductores con aislamiento termoplástico a base de
policloruro de vinilo, para instalaciones hasta 600V.
• UL 1277 Electrical power and control tray cable with optional optical fiber
members.
Principales aplicaciones.
• Estos cables están diseñados para alimentar circuitos de baja tensión en
plantas industriales, en donde se requieran características de no
propagación de incendio, de baja emisión de humos y de bajo contenido de
gas ácido.
109
• Pueden instalarse en charolas o tubería conduit y en instalaciones
subterráneas o expuestas a la luz solar, en lugares húmedos o secos.
Características.
• Tensión máxima de operación: 600 V. • Temperaturas máximas de operación en el
conductor:75°C En ambiente mojado.90°C En ambiente seco.
• Se fabrican en calibres de 8,367 a 253,4 mm2 (8 AWG a 500 kcmil).
• Cable con características de no propagación de incendio.
• Aislamiento y cubierta de policloruro de vinilo (PVC) con características de baja emisión de humos y de bajo contenido de gas ácido.
• La cubierta exterior es en color negro.• Conductor de puesta a tierra opcional.
110
REQUERIMIENTOS NORMATIVOS.
Artículo 373 Gabinetes y caja Corto circuitos.
Articulo 346 y 348(a) para el tubo conduit tipo metálico ligero contra corrosión y
lugares húmedos.
Artículo 300-6 Protección Contra Corrosión.
Articulo 373-5 Conductores que entren a gabinetes
Tabla 373-6 Inciso (a) Espacio mínimo para la curvatura de los cables
Articulo 373-10 Inciso (a)
111
CONTROLADOR ALTERNATIVO PARA EL MOTOR.[28]
Controlador de scr de acuerdo con el fabricante del motor.
*Este controlador funciona para hacer reversible el motor eléctrico y variar su velocidad.
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Cuadro CQA
Integrante Que Sabia antes de laactividad Conocimiento previo.
Que aprendí y que desarrolle en laactividad
Que me falta pordesarrollar y aprenderpara mi vida profesionalen contexto con laactividad.
Fausto ramón carretero arias
Tenia los conocimientos previos del calculo de las protecciones para el motor, a si como los tipos y clasificaciones de motores eléctricos
Lo que aprendí en esta actividad es la forma en que podemos proteger y controlar nuestro motor de cc con la ayuda de muchos elementos de control y de protección ya que en la actualidad existen fabricantes que te ofrecen módulos muy complejos reduciendo el numero de equipos . Dichos módulos tienen integrado sus protecciones y arrancadores.
Desarrollar la habilidad para buscar en la norma y componentes en los catalagos de los fabricantes.
Martín perez alba conocimientos básicos sobre los motores de cc a si como los tipos que existen tales como serie, paralelo y compuesto
A prendí a proteger un motor de CC tal y como lo rige la normay desarrolle los conocimientos básicos para el control de dichos motores
En la parte de la teoría todo bien pero al enlazarlo con la norma tengo dificultades con los articulos de protecciones y cableado
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CONCLUSIÓN
El arranque con dispositivos electrónicos es mas factible a los electromecánicos ya que por medio de ellos podemos controlar los disparos de los tiristores. Al usar un integrado 74ls86 (excluyente) podemos proteger el sistema de una posible activación doble simultanea y evitar un corto circuito por medio de esta excluyente.
De acuerdo con el fabricante del motor leeson nos recomienda utilizar un modulo controlador de scr tal y como se mostró este modulo es capaz de manipular la velocidad del motor a si como a su ves este puede hacer reversible el motor.
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