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SISTEMAS TRIFASICOS
Un generador elemental de CA trifásica está formado por tres fem alternas monofásicas desfasadas entre sí en 120 grados eléctricos
Cada una de estas tensiones recibe el nombre de FASES y se les designa como R, S y T.
El sistema está equilibrado cuando sus frecuencias y valores eficaces son iguales y desfasados simétricamente entre si.
Desde el punto de vista de cargas si las impedancias son distintas dando origen a corrientes de fase distintas, se habla de sistema de cargas desequilibrado, aunque las tensiones sean equilibradas.
Presenta serie de ventajas, como ser la sencillez del sistema de transporte de energía y de los transformadores utilizados, así como su alto rendimiento a nivel de los receptores (cargas).
De acuerdo a la forma de conexión de las cargas, pueden ser Estrella o Triángulo.
Conceptos Generales
Tensión de fase : Tensión medida entre una de las fases y el neutro. Se les designa con la letra v
Tensión de Fase : tensión medida entre dos fases cualquieras. Se le designa con la letra U
Corriente de fase : Intensidad que circula por la carga del sistema Designada por letra j.
Corriente de línea : Intensidad de corriente que circula por los conductores que unen al generador y la carga.
Conexión Estrella
La corriente de fase es igual a la corriente de línea
La carga queda a una tensión igual a la tensión de fase Ej. 220 volts
Tensión de línea igual a raíz de 3 veces la tensión de fase. (Suma vectorial de dos tensiones de fase)
En sistema Equilibrado la corriente de Neutro es igual cero. (suma fasorial corrientes de línea)
Conexión Triángulo
Fallo de neutro
En los sistemas estrella con neutro distribuido y con receptores
monofásicos, el fallo de neutro puede originar graves problemas.
Arranque motores 3f
Arranque o proceso de puesta en marcha de una máquina eléctrica
En motores de inducción el par de arranque debe ser superior al par resistente de carga. Se forma así un momento de aceleración que hace girar al rotor a una velocidad cada vez más elevada
Cuando las velocidades se hacen iguales, se obtiene un régimen permanente.
Como la corriente de arranque es muy alta, se hace necesario el uso de sistemas de partida especiales a fin de limitar su valor.
Conexionados caja motores trifásicos
Considerar que la tensión de la línea en la que se coloque el motor sea trifásica de 3 x 380 Volts.
Las posibilidades de conexión son tres: estrella, triángulo y estrella-triángulo. A continuación se explica cada una de ellas:
ESTRELLA TRIANGULO
Si se requiere arranque “ESTRELLA-TRIANGULO” no se realizará puente alguno y se conectarán 6 cables provistos desde la llave conmutadora, respetando la misma polaridad en forma vertical R con R; S con S y T con T.
Automatismos eléctricos
Constan de uno o varios circuitos cuya fin es el de alimentar eléctricamente a unos actuadores encargados de realizar un trabajo.
Permite cierto grado de maniobra -no sólo a la apertura o cierre- es conveniente separar el esquema eléctrico en dos: uno principal o de potencia y otro secundario o de mando y señalización.
El circuito principal será el encargado de transmitir la potencia al elemento accionado.(3f ó 1f)
El circuito de mando será el encargado de realizar las funciones de temporización, autorretención, enclavamiento, etc. que permitan un mayor control del proceso o dispositivo. (1f o dc)
Permite
Una simplificación en los esquemas,
Un ahorro en cableado,
Un ahorro en los elementos,
Necesidad de elementos de protección
Protección de los elementos,
Todos los dispositivos encargados de detectar condiciones anormales de funcionamiento y de realizar las acciones oportunas para evitar las consecuencias dañinas de ese mal funcionamiento.
Estas acciones generalmente provocan la interrupción de la alimentación del elemento en situación anormal.
Los principales elementos dentro de este grupo son los relés térmicos o magnetotérmicos y los fusibles, que se encargan de detectar (los relés) o detectar y despejar (los fusibles) las sobrecargas y cortocircuitos.
Protección de las personas,
El principal es el relé diferencial, que detecta fugas de corriente.
Elementos en una instalación eléctrica
Pulsador
tienen una sola posición estable.
pulsador normalmente cerrado o pulsador de apertura (o pulsador de paro),
pulsador normalmente abierto o pulsador de cierre (o pulsador de marcha).
Pulsador normalmente abierto Pulsador normalmente cerrado
(NA o NO) (NC)
El Contactor
Elemento de accionamiento electromagnético con una posición de reposo. Su misión es la de establecer la corriente de alimentación de un dispositivo eléctrico (típicamente un motor) al ser accionado, o bien modificar la forma en que sea alimenta el dispositivo eléctrico. Esto se consigue aplicando tensión a la bobina del contactor.
Tiene una sola posición de reposo, de mando no manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, comprendidas en ellas las de sobrecarga en servicio
No soporta corrientes de cortocircuito
Cuando la bobina del electroimán está bajo tensión, el contactor se cierra, estableciendo a través de los polos un circuito entre la red de alimentación y el receptor
Partes de un Contactor
El electroimán: Formado por un circuito magnético y una bobina. Es el órgano activo.
Los polos o contactos principales: Son los elementos que establecen y cortan las corrientes del circuito principal.
Contactos auxiliares: Son los elementos que establecen y cortan corrientes en el circuito de mando.
Los contactos auxiliares
Los contactos auxiliares realizan las funciones de enclavamiento de los contactores y señalización.
Existen tres tipos básicos:
* contactos instantáneos de cierre NA.
* contactos instantáneos de apertura NC.
* contactos instantáneos NA/NC. Los dos contactos tienen un
punto común.
Los contactos temporizados NA o NC se establecen o se separan cuando ha transcurrido un tiempo determinado después del cierre o la apertura del contactor que los activa.
Ventajas
*Interrumpir las corrientes monofásicas o polifásicas elevadas accionando un auxiliar de mando recorrido por una corriente de baja intensidad,
* Funcionar tanto en servicio intermitente como en continuo,
* Controlar a distancia de forma manual o automática, utilizando hilos de sección pequeña o acortando significativamente los cables de potencia.
*Aumentar los puestos de control y situarlos cerca del operario.
* Es robusto y fiable, ya que no incluye mecanismos delicados
Fallas comunes
Caida de tensión de la red.
Esta caída puede ser consecuencia del pico de corriente que produce el motor al arrancar cuando se juntan los contactos móviles del contactor y los contactos fijos.
Caida de tensión en el circuito de control.
Cuando el contactor se alimenta en baja tensión (24 a 110 V) y hay varios contactos en serie, puede producirse una caída de tensión del circuito de control a la llamada del contactor.
Esta caída de tensión se suma a la que provoca el pico de arranque del motor, lo que origina una situación análoga a la descrita anteriormente.
Vibración de los contactos de control.
Algunos contactos de la cadena control a veces producen vibraciones (terrmostato, etc.), que repercuten en el electroimán del contactor de potencia y provocan cierres incompletos, haciendo que se suelden los polos.
Microcortes de la red o la interrupción accidental o voluntaria de corta duración.
Cuando después de una breve interrupción de la tensión de red (unas decenas de microsegundos) el contactor vuelve a cerrarse, la fuerza contraelectromotriz del motor y la de la red se desfasan. En tales Circunstancias, el pico de corriente puede llegar a duplicar su valor normal y existe el riesgo de que los polos se suelden por exceder el poder de cierre del contactor.
*Relé
Usado en protección aunque por su funcionamiento puede desempeñar funciones de maniobra.
Relés usados en protección
*relés térmicos que protegen al circuito frente a sobrecargas (intensidades por encima de la nominal); no actúan instantáneamente sino que el tiempo que tardan en abrir sus polos (o dar la orden de apertura) depende de cuánto más elevada es la intensidad por encima de la nominal
* relés magnetotérmicos que unen a su característica térmica un elemento que opera instantáneamente por acciones electromagnéticas cuando la intensidad es muy superior a la nominal, previsiblemente porque existe un cortocircuito cercano; la acción magnética puede llevar incorporada un retardo independiente de la intensidad
Relés usados en control
*relés de tiempo o temporizados como los relés de retardo a la conexión que no abren o cierran sus contactos hasta que no ha trascurrido un cierto tiempo desde que se le da la orden (desde que se excita la bobina del relé); o los relés de retardo a la desconexión, que conmutan sus contactos cuando se da la orden, manteniendo esta conmutación hasta pasado un tiempo desde que se deja de aplicar dicha orden
*relés de conmutación: abren o cierran sus contactos cuando se alimenta su bobina, sin temporización; se asemejan a los contactores pero sin contactos
Reles Estado Sólido SSR
*Los relés y contactores estáticos son aparatos de conmutación de potencia con semiconductores. Se utilizan para controlar receptores resistivos o inductivos alimentados en corriente alterna. Presentan numerosas ventajas con respecto a los contactores electromagnéticos:
* frecuencia de conmutación elevada,
ausencia de piezas mecánicas móviles,
* funcionamiento totalmente silencioso,
* limitación máxima de parásitos radioeléctricos que podrían perturbar los componentes de automatismos electrónicos cercanos (bloqueo de los semiconductores de potencia al pasar por el cero de corriente),
* tecnología monobloc, que insensibiliza los aparatos a los choques indirectos, las vibraciones y los ambientes polvorientos, • circuito de control con amplio rango de tensiones,
*consumo muy bajo que permite transmitir órdenes a través de las salidas estáticas de los autómatas programables.
Interruptor
Elemento de maniobra con dos posiciones estables. Interrumpe o establece la intensidad nominal o con leve sobrecarga.
Es un contacto con dos posiciones estables. En una el contacto está abierto y en la otra, cerrado. Algunos tipos de conmutadores, pueden establecer más de un circuito, o bien abrir un circuito a la vez que cierran otro.
Interruptor automático
Aparato mecánico de conexión capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en las condiciones normales del circuito, así como de establecer, soportar durante un tiempo determinado e interrumpir corrientes en condiciones anormales como las de cortocircuito.
Son dispositivos diseñados de forma que al detectar cierto tipo de anomalía en el circuito, ordena su propio disparo, dejando el circuito abierto.
Designación de aparatos y puntos de conexión
Los aparatos reciben una denominación simbólica compuesta de tres caracteres:
A F N o A N F donde:
A es una letra indicativa del tipo de aparato, según la tabla I
F es una letra indicativa de la función del aparato según la tabla II . No es obligatoria
N es un número ordinal para distinguir entre dos aparatos y/o funciones
Los bornes de las bobinas de los contactores de identifican con una letra y un número
Los contactos principales de los aparatos de maniobra y protección se caracterizan mediante cifras de un solo dígito. Los puntos de conexión de un contacto principal se designan mediante un número impar y el número inmediatamente superior a él.
Los contactos auxiliares se caracterizan con cifras de dos dígitos. El dígito de las unidades es la cifra de función (abierto / cerrado, función especial) y el de las decenas es la cifra ordinal que indica el número de par de contactos entre los que tiene el aparato de maniobra. Para los contactos normalmente cerrados sin función especial (de contactores, pulsadores…) se emplean 1 y 2 como cifras de las unidades. Para los contactos normalmente abiertos, se emplea 3 y 4.
Los contactos auxiliares con funciones especiales, como los contactos de acción retardada o los auxiliares correspondientes a relés de protección, se designan con las cifras de función 5 y 6 si son contactos normalmente cerrados y con las cifras 7 y 8 si son normalmente abiertos
Arranque directo de un motor de inducción
Arranque con inversión de giro
Arranque estrella-triángulo
ARRANQUE DE MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS CON REDES MONOFÁSICAS
En primer lugar, hay que señalar que para que un motor trifásico se pueda accionar mediante redes monofásicas es imprescindible que dicho motor tenga acceso completo a sus devanados de estator (es decir, caja de bornes con seis conexiones del estator).
El método a desarrollar es válido tanto para motores con rotor en jaula de ardilla como para motores con rotor devanado.
Básicamente es construir un motor monofásico de arranque por condensador a partir del motor asíncrono trifásico que se desea accionar.
El motor trifásico en estas condiciones arranca por sí sólo, con las mismas características que un motor monofásico de arranque por condensador.
El par de arranque se ve reducido entre el 40 y el 50% del par nominal.
El motor pierde un 25% de su potencia
Sólo se utiliza en motores Jaula Ardilla baja potencia
Si se utiliza el condensador adecuado, se puede conseguir que la potencia del motor en su funcionamiento como monofásico pueda llegar a ser del 80 al 90% de su valor nominal como trifásico. Para una red de 220V, se necesitan unos 70 m F por KW de potencia útil del motor (norma UNE48501). El condensador debe de preverse para una tensión de alrededor de 1.25 veces la tensión de la red, debido a los efectos de sobretensiones a que suele estar sometido como consecuencia de los fenómenos de resonancia.
Para conseguir un cambio de giro basta con intercambiar el condensador con los otros devanados del motor trifásico.
Más simple
Vl = 380 v (tensión de línea)
la capacidad C = 20 (microF) * P (kw).
Vl = 220 v (tensión de fase)
la capacidad C = 70 (microF) * P (kw).
1 CV = 736 w 1 Kw = 1,3 CV
1 HP = 1,0138 CV 1 HP = 745,69 W
1 CV = 0,9863 HP
CORRECCION FACTOR POTENCIA
Las cargas normalmente son inductivas. Para corregir el factor de potencia se compensan dichas cargas con la conexión de condensadores
trifacica
El Contactor
Elemento de accionamiento electromagnético con una posición de reposo. Su misión es la de establecer la corriente de alimentación de un dispositivo eléctrico (típicamente un motor) al ser accionado, o bien modificar la forma en que sea alimenta el dispositivo eléctrico. Esto se consigue aplicando tensión a la bobina del contactor.
Tiene una sola posición de reposo, de mando no manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, comprendidas en ellas las de sobrecarga en servicio
No soporta corrientes de cortocircuito
Cuando la bobina del electroimán está bajo tensión, el contactor se cierra, estableciendo a través de los polos un circuito entre la red de alimentación y el receptor
Partes de un Contactor
El electroimán: Formado por un circuito magnético y una bobina. Es el órgano activo.
Los polos o contactos principales: Son los elementos que establecen y cortan las corrientes del circuito principal.
Contactos auxiliares: Son los elementos que establecen y cortan corrientes en el circuito de mando.
Los contactos auxiliares
Los contactos auxiliares realizan las funciones de enclavamiento de los contactores y señalización.
Existen tres tipos básicos:
* contactos instantáneos de cierre NA.
* contactos instantáneos de apertura NC.
* contactos instantáneos NA/NC. Los dos contactos tienen un
punto común.
Los contactos temporizados NA o NC se establecen o se separan cuando ha transcurrido un tiempo determinado después del cierre o la apertura del contactor que los activa.
Ventajas
*Interrumpir las corrientes monofásicas o polifásicas elevadas accionando un auxiliar de mando recorrido por una corriente de baja intensidad,
* Funcionar tanto en servicio intermitente como en continuo,
* Controlar a distancia de forma manual o automática, utilizando hilos de sección pequeña o acortando significativamente los cables de potencia.
*Aumentar los puestos de control y situarlos cerca del operario.
* Es robusto y fiable, ya que no incluye mecanismos delicados
Fallas comunes
Caida de tensión de la red.
Esta caída puede ser consecuencia del pico de corriente que produce el motor al arrancar cuando se juntan los contactos móviles del contactor y los contactos fijos.
Caida de tensión en el circuito de control.
Cuando el contactor se alimenta en baja tensión (24 a 110 V) y hay varios contactos en serie, puede producirse una caída de tensión del circuito de control a la llamada del contactor.
Esta caída de tensión se suma a la que provoca el pico de arranque del motor, lo que origina una situación análoga a la descrita anteriormente.
Vibración de los contactos de control.
Algunos contactos de la cadena control a veces producen vibraciones (terrmostato, etc.), que repercuten en el electroimán del contactor de potencia y provocan cierres incompletos, haciendo que se suelden los polos.
Microcortes de la red o la interrupción accidental o voluntaria de corta duración.
Cuando después de una breve interrupción de la tensión de red (unas decenas de microsegundos) el contactor vuelve a cerrarse, la fuerza contraelectromotriz del motor y la de la red se desfasan. En tales Circunstancias, el pico de corriente puede llegar a duplicar su valor normal y existe el riesgo de que los polos se suelden por exceder el poder de cierre del contactor.
*Relé
Usado en protección aunque por su funcionamiento puede desempeñar funciones de maniobra.
Relés usados en protección
*relés térmicos que protegen al circuito frente a sobrecargas (intensidades por encima de la nominal); no actúan instantáneamente sino que el tiempo que tardan en abrir sus polos (o dar la orden de apertura) depende de cuánto más elevada es la intensidad por encima de la nominal
* relés magnetotérmicos que unen a su característica térmica un elemento que opera instantáneamente por acciones electromagnéticas cuando la intensidad es muy superior a la nominal, previsiblemente porque existe un cortocircuito cercano; la acción magnética puede llevar incorporada un retardo independiente de la intensidad
Relés usados en control
*relés de tiempo o temporizados como los relés de retardo a la conexión que no abren o cierran sus contactos hasta que no ha trascurrido un cierto tiempo desde que se le da la orden (desde que se excita la bobina del relé); o los relés de retardo a la desconexión, que conmutan sus contactos cuando se da la orden, manteniendo esta conmutación hasta pasado un tiempo desde que se deja de aplicar dicha orden
*relés de conmutación: abren o cierran sus contactos cuando se alimenta su bobina, sin temporización; se asemejan a los contactores pero sin contactos
Reles Estado Sólido SSR
*Los relés y contactores estáticos son aparatos de conmutación de potencia con semiconductores. Se utilizan para controlar receptores resistivos o inductivos alimentados en corriente alterna. Presentan numerosas ventajas con respecto a los contactores electromagnéticos:
* frecuencia de conmutación elevada,
ausencia de piezas mecánicas móviles,
* funcionamiento totalmente silencioso,
* limitación máxima de parásitos radioeléctricos que podrían perturbar los componentes de automatismos electrónicos cercanos (bloqueo de los semiconductores de potencia al pasar por el cero de corriente),
* tecnología monobloc, que insensibiliza los aparatos a los choques indirectos, las vibraciones y los ambientes polvorientos, • circuito de control con amplio rango de tensiones,
*consumo muy bajo que permite transmitir órdenes a través de las salidas estáticas de los autómatas programables.
Interruptor
Elemento de maniobra con dos posiciones estables. Interrumpe o establece la intensidad nominal o con leve sobrecarga.
Es un contacto con dos posiciones estables. En una el contacto está abierto y en la otra, cerrado. Algunos tipos de conmutadores, pueden establecer más de un circuito, o bien abrir un circuito a la vez que cierran otro.
Interruptor automático
Aparato mecánico de conexión capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en las condiciones normales del circuito, así como de establecer, soportar durante un tiempo determinado e interrumpir corrientes en condiciones anormales como las de cortocircuito.
Son dispositivos diseñados de forma que al detectar cierto tipo de anomalía en el circuito, ordena su propio disparo, dejando el circuito abierto.
Designación de aparatos y puntos de conexión
Los aparatos reciben una denominación simbólica compuesta de tres caracteres:
A F N o A N F donde:
A es una letra indicativa del tipo de aparato, según la tabla I
F es una letra indicativa de la función del aparato según la tabla II . No es obligatoria
N es un número ordinal para distinguir entre dos aparatos y/o funciones
Los bornes de las bobinas de los contactores de identifican con una letra y un número
Los contactos principales de los aparatos de maniobra y protección se caracterizan mediante cifras de un solo dígito. Los puntos de conexión de un contacto principal se designan mediante un número impar y el número inmediatamente superior a él.
Los contactos auxiliares se caracterizan con cifras de dos dígitos. El dígito de las unidades es la cifra de función (abierto / cerrado, función especial) y el de las decenas es la cifra ordinal que indica el número de par de contactos entre los que tiene el aparato de maniobra. Para los contactos normalmente cerrados sin función especial (de contactores, pulsadores…) se emplean 1 y 2 como cifras de las unidades. Para los contactos normalmente abiertos, se emplea 3 y 4.
Los contactos auxiliares con funciones especiales, como los contactos de acción retardada o los auxiliares correspondientes a relés de protección, se designan con las cifras de función 5 y 6 si son contactos normalmente cerrados y con las cifras 7 y 8 si son normalmente abiertos
Arranque directo de un motor de inducción
Arranque con inversión de giro
Arranque estrella-triángulo
ARRANQUE DE MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS CON REDES MONOFÁSICAS
En primer lugar, hay que señalar que para que un motor trifásico se pueda accionar mediante redes monofásicas es imprescindible que dicho motor tenga acceso completo a sus devanados de estator (es decir, caja de bornes con seis conexiones del estator).
El método a desarrollar es válido tanto para motores con rotor en jaula de ardilla como para motores con rotor devanado.
Básicamente es construir un motor monofásico de arranque por condensador a partir del motor asíncrono trifásico que se desea accionar.
El motor trifásico en estas condiciones arranca por sí sólo, con las mismas características que un motor monofásico de arranque por condensador.
El par de arranque se ve reducido entre el 40 y el 50% del par nominal.
El motor pierde un 25% de su potencia
Sólo se utiliza en motores Jaula Ardilla baja potencia
Si se utiliza el condensador adecuado, se puede conseguir que la potencia del motor en su funcionamiento como monofásico pueda llegar a ser del 80 al 90% de su valor nominal como trifásico. Para una red de 220V, se necesitan unos 70 m F por KW de potencia útil del motor (norma UNE48501). El condensador debe de preverse para una tensión de alrededor de 1.25 veces la tensión de la red, debido a los efectos de sobretensiones a que suele estar sometido como consecuencia de los fenómenos de resonancia.
Para conseguir un cambio de giro basta con intercambiar el condensador con los otros devanados del motor trifásico.
Más simple
Vl = 380 v (tensión de línea)
la capacidad C = 20 (microF) * P (kw).
Vl = 220 v (tensión de fase)
la capacidad C = 70 (microF) * P (kw).
1 CV = 736 w 1 Kw = 1,3 CV
1 HP = 1,0138 CV 1 HP = 745,69 W
1 CV = 0,9863 HP
CORRECCION FACTOR POTENCIA
Las cargas normalmente son inductivas. Para corregir el factor de potencia se compensan dichas cargas con la conexión de condensadores
Un generador elemental de CA trifásica está formado por tres fem alternas monofásicas desfasadas entre sí en 120 grados eléctricos
Cada una de estas tensiones recibe el nombre de FASES y se les designa como R, S y T.
El sistema está equilibrado cuando sus frecuencias y valores eficaces son iguales y desfasados simétricamente entre si.
Desde el punto de vista de cargas si las impedancias son distintas dando origen a corrientes de fase distintas, se habla de sistema de cargas desequilibrado, aunque las tensiones sean equilibradas.
Presenta serie de ventajas, como ser la sencillez del sistema de transporte de energía y de los transformadores utilizados, así como su alto rendimiento a nivel de los receptores (cargas).
De acuerdo a la forma de conexión de las cargas, pueden ser Estrella o Triángulo.
Conceptos Generales
Tensión de fase : Tensión medida entre una de las fases y el neutro. Se les designa con la letra v
Tensión de Fase : tensión medida entre dos fases cualquieras. Se le designa con la letra U
Corriente de fase : Intensidad que circula por la carga del sistema Designada por letra j.
Corriente de línea : Intensidad de corriente que circula por los conductores que unen al generador y la carga.
Conexión Estrella
La corriente de fase es igual a la corriente de línea
La carga queda a una tensión igual a la tensión de fase Ej. 220 volts
Tensión de línea igual a raíz de 3 veces la tensión de fase. (Suma vectorial de dos tensiones de fase)
En sistema Equilibrado la corriente de Neutro es igual cero. (suma fasorial corrientes de línea)
Conexión Triángulo
Fallo de neutro
En los sistemas estrella con neutro distribuido y con receptores
monofásicos, el fallo de neutro puede originar graves problemas.
Arranque motores 3f
Arranque o proceso de puesta en marcha de una máquina eléctrica
En motores de inducción el par de arranque debe ser superior al par resistente de carga. Se forma así un momento de aceleración que hace girar al rotor a una velocidad cada vez más elevada
Cuando las velocidades se hacen iguales, se obtiene un régimen permanente.
Como la corriente de arranque es muy alta, se hace necesario el uso de sistemas de partida especiales a fin de limitar su valor.
Conexionados caja motores trifásicos
Considerar que la tensión de la línea en la que se coloque el motor sea trifásica de 3 x 380 Volts.
Las posibilidades de conexión son tres: estrella, triángulo y estrella-triángulo. A continuación se explica cada una de ellas:
ESTRELLA TRIANGULO
Si se requiere arranque “ESTRELLA-TRIANGULO” no se realizará puente alguno y se conectarán 6 cables provistos desde la llave conmutadora, respetando la misma polaridad en forma vertical R con R; S con S y T con T.
Automatismos eléctricos
Constan de uno o varios circuitos cuya fin es el de alimentar eléctricamente a unos actuadores encargados de realizar un trabajo.
Permite cierto grado de maniobra -no sólo a la apertura o cierre- es conveniente separar el esquema eléctrico en dos: uno principal o de potencia y otro secundario o de mando y señalización.
El circuito principal será el encargado de transmitir la potencia al elemento accionado.(3f ó 1f)
El circuito de mando será el encargado de realizar las funciones de temporización, autorretención, enclavamiento, etc. que permitan un mayor control del proceso o dispositivo. (1f o dc)
Permite
Una simplificación en los esquemas,
Un ahorro en cableado,
Un ahorro en los elementos,
Necesidad de elementos de protección
Protección de los elementos,
Todos los dispositivos encargados de detectar condiciones anormales de funcionamiento y de realizar las acciones oportunas para evitar las consecuencias dañinas de ese mal funcionamiento.
Estas acciones generalmente provocan la interrupción de la alimentación del elemento en situación anormal.
Los principales elementos dentro de este grupo son los relés térmicos o magnetotérmicos y los fusibles, que se encargan de detectar (los relés) o detectar y despejar (los fusibles) las sobrecargas y cortocircuitos.
Protección de las personas,
El principal es el relé diferencial, que detecta fugas de corriente.
Elementos en una instalación eléctrica
Pulsador
tienen una sola posición estable.
pulsador normalmente cerrado o pulsador de apertura (o pulsador de paro),
pulsador normalmente abierto o pulsador de cierre (o pulsador de marcha).
Pulsador normalmente abierto Pulsador normalmente cerrado
(NA o NO) (NC)
El Contactor
Elemento de accionamiento electromagnético con una posición de reposo. Su misión es la de establecer la corriente de alimentación de un dispositivo eléctrico (típicamente un motor) al ser accionado, o bien modificar la forma en que sea alimenta el dispositivo eléctrico. Esto se consigue aplicando tensión a la bobina del contactor.
Tiene una sola posición de reposo, de mando no manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, comprendidas en ellas las de sobrecarga en servicio
No soporta corrientes de cortocircuito
Cuando la bobina del electroimán está bajo tensión, el contactor se cierra, estableciendo a través de los polos un circuito entre la red de alimentación y el receptor
Partes de un Contactor
El electroimán: Formado por un circuito magnético y una bobina. Es el órgano activo.
Los polos o contactos principales: Son los elementos que establecen y cortan las corrientes del circuito principal.
Contactos auxiliares: Son los elementos que establecen y cortan corrientes en el circuito de mando.
Los contactos auxiliares
Los contactos auxiliares realizan las funciones de enclavamiento de los contactores y señalización.
Existen tres tipos básicos:
* contactos instantáneos de cierre NA.
* contactos instantáneos de apertura NC.
* contactos instantáneos NA/NC. Los dos contactos tienen un
punto común.
Los contactos temporizados NA o NC se establecen o se separan cuando ha transcurrido un tiempo determinado después del cierre o la apertura del contactor que los activa.
Ventajas
*Interrumpir las corrientes monofásicas o polifásicas elevadas accionando un auxiliar de mando recorrido por una corriente de baja intensidad,
* Funcionar tanto en servicio intermitente como en continuo,
* Controlar a distancia de forma manual o automática, utilizando hilos de sección pequeña o acortando significativamente los cables de potencia.
*Aumentar los puestos de control y situarlos cerca del operario.
* Es robusto y fiable, ya que no incluye mecanismos delicados
Fallas comunes
Caida de tensión de la red.
Esta caída puede ser consecuencia del pico de corriente que produce el motor al arrancar cuando se juntan los contactos móviles del contactor y los contactos fijos.
Caida de tensión en el circuito de control.
Cuando el contactor se alimenta en baja tensión (24 a 110 V) y hay varios contactos en serie, puede producirse una caída de tensión del circuito de control a la llamada del contactor.
Esta caída de tensión se suma a la que provoca el pico de arranque del motor, lo que origina una situación análoga a la descrita anteriormente.
Vibración de los contactos de control.
Algunos contactos de la cadena control a veces producen vibraciones (terrmostato, etc.), que repercuten en el electroimán del contactor de potencia y provocan cierres incompletos, haciendo que se suelden los polos.
Microcortes de la red o la interrupción accidental o voluntaria de corta duración.
Cuando después de una breve interrupción de la tensión de red (unas decenas de microsegundos) el contactor vuelve a cerrarse, la fuerza contraelectromotriz del motor y la de la red se desfasan. En tales Circunstancias, el pico de corriente puede llegar a duplicar su valor normal y existe el riesgo de que los polos se suelden por exceder el poder de cierre del contactor.
*Relé
Usado en protección aunque por su funcionamiento puede desempeñar funciones de maniobra.
Relés usados en protección
*relés térmicos que protegen al circuito frente a sobrecargas (intensidades por encima de la nominal); no actúan instantáneamente sino que el tiempo que tardan en abrir sus polos (o dar la orden de apertura) depende de cuánto más elevada es la intensidad por encima de la nominal
* relés magnetotérmicos que unen a su característica térmica un elemento que opera instantáneamente por acciones electromagnéticas cuando la intensidad es muy superior a la nominal, previsiblemente porque existe un cortocircuito cercano; la acción magnética puede llevar incorporada un retardo independiente de la intensidad
Relés usados en control
*relés de tiempo o temporizados como los relés de retardo a la conexión que no abren o cierran sus contactos hasta que no ha trascurrido un cierto tiempo desde que se le da la orden (desde que se excita la bobina del relé); o los relés de retardo a la desconexión, que conmutan sus contactos cuando se da la orden, manteniendo esta conmutación hasta pasado un tiempo desde que se deja de aplicar dicha orden
*relés de conmutación: abren o cierran sus contactos cuando se alimenta su bobina, sin temporización; se asemejan a los contactores pero sin contactos
Reles Estado Sólido SSR
*Los relés y contactores estáticos son aparatos de conmutación de potencia con semiconductores. Se utilizan para controlar receptores resistivos o inductivos alimentados en corriente alterna. Presentan numerosas ventajas con respecto a los contactores electromagnéticos:
* frecuencia de conmutación elevada,
ausencia de piezas mecánicas móviles,
* funcionamiento totalmente silencioso,
* limitación máxima de parásitos radioeléctricos que podrían perturbar los componentes de automatismos electrónicos cercanos (bloqueo de los semiconductores de potencia al pasar por el cero de corriente),
* tecnología monobloc, que insensibiliza los aparatos a los choques indirectos, las vibraciones y los ambientes polvorientos, • circuito de control con amplio rango de tensiones,
*consumo muy bajo que permite transmitir órdenes a través de las salidas estáticas de los autómatas programables.
Interruptor
Elemento de maniobra con dos posiciones estables. Interrumpe o establece la intensidad nominal o con leve sobrecarga.
Es un contacto con dos posiciones estables. En una el contacto está abierto y en la otra, cerrado. Algunos tipos de conmutadores, pueden establecer más de un circuito, o bien abrir un circuito a la vez que cierran otro.
Interruptor automático
Aparato mecánico de conexión capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en las condiciones normales del circuito, así como de establecer, soportar durante un tiempo determinado e interrumpir corrientes en condiciones anormales como las de cortocircuito.
Son dispositivos diseñados de forma que al detectar cierto tipo de anomalía en el circuito, ordena su propio disparo, dejando el circuito abierto.
Designación de aparatos y puntos de conexión
Los aparatos reciben una denominación simbólica compuesta de tres caracteres:
A F N o A N F donde:
A es una letra indicativa del tipo de aparato, según la tabla I
F es una letra indicativa de la función del aparato según la tabla II . No es obligatoria
N es un número ordinal para distinguir entre dos aparatos y/o funciones
Los bornes de las bobinas de los contactores de identifican con una letra y un número
Los contactos principales de los aparatos de maniobra y protección se caracterizan mediante cifras de un solo dígito. Los puntos de conexión de un contacto principal se designan mediante un número impar y el número inmediatamente superior a él.
Los contactos auxiliares se caracterizan con cifras de dos dígitos. El dígito de las unidades es la cifra de función (abierto / cerrado, función especial) y el de las decenas es la cifra ordinal que indica el número de par de contactos entre los que tiene el aparato de maniobra. Para los contactos normalmente cerrados sin función especial (de contactores, pulsadores…) se emplean 1 y 2 como cifras de las unidades. Para los contactos normalmente abiertos, se emplea 3 y 4.
Los contactos auxiliares con funciones especiales, como los contactos de acción retardada o los auxiliares correspondientes a relés de protección, se designan con las cifras de función 5 y 6 si son contactos normalmente cerrados y con las cifras 7 y 8 si son normalmente abiertos
Arranque directo de un motor de inducción
Arranque con inversión de giro
Arranque estrella-triángulo
ARRANQUE DE MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS CON REDES MONOFÁSICAS
En primer lugar, hay que señalar que para que un motor trifásico se pueda accionar mediante redes monofásicas es imprescindible que dicho motor tenga acceso completo a sus devanados de estator (es decir, caja de bornes con seis conexiones del estator).
El método a desarrollar es válido tanto para motores con rotor en jaula de ardilla como para motores con rotor devanado.
Básicamente es construir un motor monofásico de arranque por condensador a partir del motor asíncrono trifásico que se desea accionar.
El motor trifásico en estas condiciones arranca por sí sólo, con las mismas características que un motor monofásico de arranque por condensador.
El par de arranque se ve reducido entre el 40 y el 50% del par nominal.
El motor pierde un 25% de su potencia
Sólo se utiliza en motores Jaula Ardilla baja potencia
Si se utiliza el condensador adecuado, se puede conseguir que la potencia del motor en su funcionamiento como monofásico pueda llegar a ser del 80 al 90% de su valor nominal como trifásico. Para una red de 220V, se necesitan unos 70 m F por KW de potencia útil del motor (norma UNE48501). El condensador debe de preverse para una tensión de alrededor de 1.25 veces la tensión de la red, debido a los efectos de sobretensiones a que suele estar sometido como consecuencia de los fenómenos de resonancia.
Para conseguir un cambio de giro basta con intercambiar el condensador con los otros devanados del motor trifásico.
Más simple
Vl = 380 v (tensión de línea)
la capacidad C = 20 (microF) * P (kw).
Vl = 220 v (tensión de fase)
la capacidad C = 70 (microF) * P (kw).
1 CV = 736 w 1 Kw = 1,3 CV
1 HP = 1,0138 CV 1 HP = 745,69 W
1 CV = 0,9863 HP
CORRECCION FACTOR POTENCIA
Las cargas normalmente son inductivas. Para corregir el factor de potencia se compensan dichas cargas con la conexión de condensadores
trifacica
El Contactor
Elemento de accionamiento electromagnético con una posición de reposo. Su misión es la de establecer la corriente de alimentación de un dispositivo eléctrico (típicamente un motor) al ser accionado, o bien modificar la forma en que sea alimenta el dispositivo eléctrico. Esto se consigue aplicando tensión a la bobina del contactor.
Tiene una sola posición de reposo, de mando no manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, comprendidas en ellas las de sobrecarga en servicio
No soporta corrientes de cortocircuito
Cuando la bobina del electroimán está bajo tensión, el contactor se cierra, estableciendo a través de los polos un circuito entre la red de alimentación y el receptor
Partes de un Contactor
El electroimán: Formado por un circuito magnético y una bobina. Es el órgano activo.
Los polos o contactos principales: Son los elementos que establecen y cortan las corrientes del circuito principal.
Contactos auxiliares: Son los elementos que establecen y cortan corrientes en el circuito de mando.
Los contactos auxiliares
Los contactos auxiliares realizan las funciones de enclavamiento de los contactores y señalización.
Existen tres tipos básicos:
* contactos instantáneos de cierre NA.
* contactos instantáneos de apertura NC.
* contactos instantáneos NA/NC. Los dos contactos tienen un
punto común.
Los contactos temporizados NA o NC se establecen o se separan cuando ha transcurrido un tiempo determinado después del cierre o la apertura del contactor que los activa.
Ventajas
*Interrumpir las corrientes monofásicas o polifásicas elevadas accionando un auxiliar de mando recorrido por una corriente de baja intensidad,
* Funcionar tanto en servicio intermitente como en continuo,
* Controlar a distancia de forma manual o automática, utilizando hilos de sección pequeña o acortando significativamente los cables de potencia.
*Aumentar los puestos de control y situarlos cerca del operario.
* Es robusto y fiable, ya que no incluye mecanismos delicados
Fallas comunes
Caida de tensión de la red.
Esta caída puede ser consecuencia del pico de corriente que produce el motor al arrancar cuando se juntan los contactos móviles del contactor y los contactos fijos.
Caida de tensión en el circuito de control.
Cuando el contactor se alimenta en baja tensión (24 a 110 V) y hay varios contactos en serie, puede producirse una caída de tensión del circuito de control a la llamada del contactor.
Esta caída de tensión se suma a la que provoca el pico de arranque del motor, lo que origina una situación análoga a la descrita anteriormente.
Vibración de los contactos de control.
Algunos contactos de la cadena control a veces producen vibraciones (terrmostato, etc.), que repercuten en el electroimán del contactor de potencia y provocan cierres incompletos, haciendo que se suelden los polos.
Microcortes de la red o la interrupción accidental o voluntaria de corta duración.
Cuando después de una breve interrupción de la tensión de red (unas decenas de microsegundos) el contactor vuelve a cerrarse, la fuerza contraelectromotriz del motor y la de la red se desfasan. En tales Circunstancias, el pico de corriente puede llegar a duplicar su valor normal y existe el riesgo de que los polos se suelden por exceder el poder de cierre del contactor.
*Relé
Usado en protección aunque por su funcionamiento puede desempeñar funciones de maniobra.
Relés usados en protección
*relés térmicos que protegen al circuito frente a sobrecargas (intensidades por encima de la nominal); no actúan instantáneamente sino que el tiempo que tardan en abrir sus polos (o dar la orden de apertura) depende de cuánto más elevada es la intensidad por encima de la nominal
* relés magnetotérmicos que unen a su característica térmica un elemento que opera instantáneamente por acciones electromagnéticas cuando la intensidad es muy superior a la nominal, previsiblemente porque existe un cortocircuito cercano; la acción magnética puede llevar incorporada un retardo independiente de la intensidad
Relés usados en control
*relés de tiempo o temporizados como los relés de retardo a la conexión que no abren o cierran sus contactos hasta que no ha trascurrido un cierto tiempo desde que se le da la orden (desde que se excita la bobina del relé); o los relés de retardo a la desconexión, que conmutan sus contactos cuando se da la orden, manteniendo esta conmutación hasta pasado un tiempo desde que se deja de aplicar dicha orden
*relés de conmutación: abren o cierran sus contactos cuando se alimenta su bobina, sin temporización; se asemejan a los contactores pero sin contactos
Reles Estado Sólido SSR
*Los relés y contactores estáticos son aparatos de conmutación de potencia con semiconductores. Se utilizan para controlar receptores resistivos o inductivos alimentados en corriente alterna. Presentan numerosas ventajas con respecto a los contactores electromagnéticos:
* frecuencia de conmutación elevada,
ausencia de piezas mecánicas móviles,
* funcionamiento totalmente silencioso,
* limitación máxima de parásitos radioeléctricos que podrían perturbar los componentes de automatismos electrónicos cercanos (bloqueo de los semiconductores de potencia al pasar por el cero de corriente),
* tecnología monobloc, que insensibiliza los aparatos a los choques indirectos, las vibraciones y los ambientes polvorientos, • circuito de control con amplio rango de tensiones,
*consumo muy bajo que permite transmitir órdenes a través de las salidas estáticas de los autómatas programables.
Interruptor
Elemento de maniobra con dos posiciones estables. Interrumpe o establece la intensidad nominal o con leve sobrecarga.
Es un contacto con dos posiciones estables. En una el contacto está abierto y en la otra, cerrado. Algunos tipos de conmutadores, pueden establecer más de un circuito, o bien abrir un circuito a la vez que cierran otro.
Interruptor automático
Aparato mecánico de conexión capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en las condiciones normales del circuito, así como de establecer, soportar durante un tiempo determinado e interrumpir corrientes en condiciones anormales como las de cortocircuito.
Son dispositivos diseñados de forma que al detectar cierto tipo de anomalía en el circuito, ordena su propio disparo, dejando el circuito abierto.
Designación de aparatos y puntos de conexión
Los aparatos reciben una denominación simbólica compuesta de tres caracteres:
A F N o A N F donde:
A es una letra indicativa del tipo de aparato, según la tabla I
F es una letra indicativa de la función del aparato según la tabla II . No es obligatoria
N es un número ordinal para distinguir entre dos aparatos y/o funciones
Los bornes de las bobinas de los contactores de identifican con una letra y un número
Los contactos principales de los aparatos de maniobra y protección se caracterizan mediante cifras de un solo dígito. Los puntos de conexión de un contacto principal se designan mediante un número impar y el número inmediatamente superior a él.
Los contactos auxiliares se caracterizan con cifras de dos dígitos. El dígito de las unidades es la cifra de función (abierto / cerrado, función especial) y el de las decenas es la cifra ordinal que indica el número de par de contactos entre los que tiene el aparato de maniobra. Para los contactos normalmente cerrados sin función especial (de contactores, pulsadores…) se emplean 1 y 2 como cifras de las unidades. Para los contactos normalmente abiertos, se emplea 3 y 4.
Los contactos auxiliares con funciones especiales, como los contactos de acción retardada o los auxiliares correspondientes a relés de protección, se designan con las cifras de función 5 y 6 si son contactos normalmente cerrados y con las cifras 7 y 8 si son normalmente abiertos
Arranque directo de un motor de inducción
Arranque con inversión de giro
Arranque estrella-triángulo
ARRANQUE DE MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS CON REDES MONOFÁSICAS
En primer lugar, hay que señalar que para que un motor trifásico se pueda accionar mediante redes monofásicas es imprescindible que dicho motor tenga acceso completo a sus devanados de estator (es decir, caja de bornes con seis conexiones del estator).
El método a desarrollar es válido tanto para motores con rotor en jaula de ardilla como para motores con rotor devanado.
Básicamente es construir un motor monofásico de arranque por condensador a partir del motor asíncrono trifásico que se desea accionar.
El motor trifásico en estas condiciones arranca por sí sólo, con las mismas características que un motor monofásico de arranque por condensador.
El par de arranque se ve reducido entre el 40 y el 50% del par nominal.
El motor pierde un 25% de su potencia
Sólo se utiliza en motores Jaula Ardilla baja potencia
Si se utiliza el condensador adecuado, se puede conseguir que la potencia del motor en su funcionamiento como monofásico pueda llegar a ser del 80 al 90% de su valor nominal como trifásico. Para una red de 220V, se necesitan unos 70 m F por KW de potencia útil del motor (norma UNE48501). El condensador debe de preverse para una tensión de alrededor de 1.25 veces la tensión de la red, debido a los efectos de sobretensiones a que suele estar sometido como consecuencia de los fenómenos de resonancia.
Para conseguir un cambio de giro basta con intercambiar el condensador con los otros devanados del motor trifásico.
Más simple
Vl = 380 v (tensión de línea)
la capacidad C = 20 (microF) * P (kw).
Vl = 220 v (tensión de fase)
la capacidad C = 70 (microF) * P (kw).
1 CV = 736 w 1 Kw = 1,3 CV
1 HP = 1,0138 CV 1 HP = 745,69 W
1 CV = 0,9863 HP
CORRECCION FACTOR POTENCIA
Las cargas normalmente son inductivas. Para corregir el factor de potencia se compensan dichas cargas con la conexión de condensadores