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Título
TALLER DE INSTALACIONES
ELÉCTRICAS
Revisión Número: 0
Control Electromagnético
y Motores
Preparado Por:
Jorge Navarro A.
Fecha de Vigencia:
1º Semestre 2008
Guía Nº:
IE-06-2008
Nº de Paginas
19
Revisado por:
Aprobado por:
Washington Garrido.
TALLER DE INSTALACIONES
ELÉCTRICAS IEA 3201
GUIA DE TALLER
EXPERIENCIA Nº 5
Control Electromagnético y Motores.
Integrantes
Profesor _________________________________
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ELÉCTRICAS
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Control Electromagnético
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Guía Nº:
IE-06-2008
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Aprobado por:
Washington Garrido.
Contenido
1.
Objetivo
2.
Antecedentes
3.
Equipo necesario
4.
Procedimiento
5.
Bibliografía
6.
Tiempo de ejecución
7.
Evaluación
1. OBJETIVOS
Conocimiento del funcionamiento de un Contactor (teleruptor) de potencia como
interruptor comandado electro-magnéticamente.
Conocer e identificar los motores de corriente continua y alterna.
Conocer e instalar motores Trifásicos y Monofásicos
Conocer e identificar las protecciones eléctricas de motores.
Realizar mediciones de magnitudes y verificar las variaciones en las partidas y
trabajo
2. ANTECEDENTES
Con la realización de esta guía se tendrá conocimiento de las principales
características de los motores y contactores.
Se utilizarán las protecciones necesarias en un circuito eléctrico, para la correcta
instalación de motores
Se realizarán mediciones con diferentes instrumentos, tales como voltímetros,
amperímetros, vatímetros etc.
Toda las experiencias se harán en el Laboratorio de Electricidad
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Control Electromagnético
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TERMINOLOGIA
MANDO ELÉCTRICO
Mandar sobre un circuito eléctrico supone ponerlo en marcha o pararlo de forma manual,
también invertir la marcha, pero lo más interesante es hacerlo de forma automática, cuando
se cumplan una serie de condiciones que se impongan, como cerrar un circuito de lámpara
a una hora determinada y abrirlo a otra hora, encender una calefacción cuando la
temperatura sea inferior a 16 grados y apagarla cuando pase de 24, son ejemplos de
mando eléctrico manual y automático.
CONTACTORES
Cuanto más elevadas son las intensidades de corriente, de mayores dimensiones deben
ser los interruptores que efectúan la operación de abrir o cerrar circuitos. Los interruptores
manuales se hacen pesados y difíciles de manejar, y la operación de apertura y cierre del
circuito; cada vez más lenta; al mismo tiempo, aumenta el peligro para la persona que
maneja el mecanismo. A mayor amperaje, mayor riesgo. Con el fin de aumentar la
seguridad del operario, la rapidez de la maniobra, y la facilidad del manejo, se utilizan cada
vez más, los contactores, en sustitución de los interruptores manuales. Los llamados
contactores, hacen la función del mando a distancia gracias al electroimán, que cierra los
contactos de una manera rápida, potente y precisa. La operación inversa; es decir, la
apertura del circuito, igualmente tiene que ser rápida, para evitar la formación del arco; que
deformaría los contactos, de tal manera que, incluso, puede llegar a destruirlo del todo.
Para evitar esto, los contactores llevan unos muelles antagonistas a la acción magnética de
la bobina, y en cuanto cesa la atracción, separan los contactos; sin que lleguen a dañarse
por la corriente de ruptura.
El contactor es un aparato de mando a distancia, que solo tiene dos posiciones; abierto o
cerrado. La operación de abrir, o cerrar, un circuito puede efectuarse, Indistintamente, en
vacío, o en carga.
El contactor, se puede acoplar a cualquier clase de circuito; aunque su principal aplicación
es, efectuar las maniobras de apertura y cierre de circuitos relacionados con instalaciones
de motores. Son utilizados en todo los circuitos.
APLICACIONES DEL CONTACTOR
Las características de los circuitos de utilización varían, y por ello, los contactores diferirán
unos de otros, según su aplicación. Se puede hacer una clasificación de aplicaciones y
determinar las características de los contactores en función de esta exigencia.
En todas las aplicaciones se tendrá en cuanta la tensión de la red, la potencia instalada y el
número de cortes, así como la duración del arranque; a veces incluso el ambiente que
rodea el lugar de colocación de los contactores.
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Con todos estos datos se elegirá el más adecuado, según las recomendaciones de los
distintos fabricantes, que, en función de estos datos, nos presentan, en catálogos
comerciales, la gama de contactores más idóneos al uso que se destinan.
CIRCUITOS DE UTILIZACIÓN
Los contactores se pueden aplicar a cinco clases de circuitos:
Como interruptor general, son imprescindibles cuando la instalación está equipada
con grupos electrógenos alternativos por falta de tensión en la red.
En los circuitos de alumbrado, en combinación con un interruptor horario o
cualquier otro sistema de encendido automático
Los circuitos de calefacción eléctrica, utilizan el contactor en combinación con un
termostato
CONSTITUCIÓN DEL CONTACTOR
Las partes que conforman un contactor son:
La carcasa o estructura, donde se fijan todos los componentes. Esta estructura dispone
además, de escotaduras apropiadas para acoplar elementos auxiliares, como bloques de
contactos, o dispositivos de enclavamiento mecánico.
El electroimán, formado por un circuito magnético y la bobina.
Circuito magnético: Dividido en dos partes; la fija, unida a la bobina, y el móvil; unido a los
contactos.
Bobina: Recambiable, con una gran gama de voltajes. Aunque lo normal, es que se
encuentre en el comercio a 230 voltios; para otras tensiones como 400 V, se pedirá aparte,
indicando la tensión de trabajo de la bobina.
Contactos: Tres principales y al menos uno auxiliar. Todos son fácilmente recambiables.
Contactos principales: Elementos que destinados a las corrientes de trabajo del circuito,
forman un puente con tres contactos que se abren, o cierran, al unísono (omnipolar), para
dar paso, o cortar, la corriente de fuerza.
Contactos auxiliares: Realiza las funciones de señalización enclavamiento y
autoalimentación. Cuando es necesario un mayor número de contactos auxiliares, se
pueden añadir bloques de contactos auxiliares que se acoplan fácilmente por simple
presión en las escotaduras de la carcasa.
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DIVERSOS TIPO DE CONTACTORES
La apariencia externa de un contactor es la de figura 14, pero no todos los contactores
son físicamente iguales, los hay de bajo consumo y dimensiones reducidas, de alto
consumo, modulares, y compactos
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-. Motor de Corriente continua: En un motor de corriente continua con escobillas, de
arrollamiento inducido giratorio. Campo y corriente eléctrica se mantienen siempre en la
misma posición relativa gracias al mecanismo de conmutación formado por el colector de
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delgas y las escobillas. En motores de obtiene par motor gracias a la interacción del campo
magnético inductor, estacionario, y la intensidad del pequeña potencia suele obtenerse la
excitación mediante imanes permanentes. En este caso, solo se dispone de dos terminales
para el control y la alimentación del motor.
.- Motores de Corriente alterna: Hay dos tipos de motores eléctricos de corriente
alterna, el motor sincrónico y el motor de inducción. Cada uno de estos tipos puede usar
corriente monofásica o trifásica. En aplicaciones industriales, los motores trifásicos son los
más comunes, debido a que su eficiencia es mayor que los motores monofásicos. El motor
sincrónico es mucho menos generalizado que el motor de inducción, pero se usa en unas
aplicaciones especiales, que requieren una velocidad absolutamente constante o una
corrección del factor de potencia.
En la práctica, las máquinas y los receptores eléctricos disponen de un elevado número de
conductores reunidos en bobinas, (figura 11) que se alojan en ranuras (figura 12); la fuerza
que actúa sobre cada una de las espiras se suma y así se consigue múltiple la potencia de
la máquina.
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Conexión trifásica en estrella:
En la figura nº 13, esta representada esquemáticamente, las tres bobinas que corresponden
a las tres fases de un generador; los principios de los bobinados son U, V Y; los finales X,
Y, Z.
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La conexión en estrella consiste en unir los finales, X, Y , Z, de las tres fases, formando un
punto común llamado neutro y dejando libre los tres principios U, V, W.
En una línea trifásica es preciso distinguir:
La tensión entre fases.
La tensión entre fase y neutro
Las intensidades de corriente por fase.
La intensidad de corriente por el conductor neutro.
La tensión entre fase y neutro es igual a 8 veces la tensión entre fases.
Siendo la intensidad por cada una de las fases, de igual valor; por el conductor neutro la
intensidad es cero
Cuando la intensidad por fase no es la misma en todas ella, por el conductor neutro circula
una corriente igual a la diferencia vectorial que existe entre ellas.
Si solo circula corriente por una de las fases, y por las otras dos ninguna, por el conductor
neutro circula la misma cantidad de corriente que por la fase.
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Conexión trifásica en triángulo:
Consiste en conectar el final de cada fase con el principio de la siguiente. (Figura nº 14)
En esta conexión no existe conductor neutro.
de este montaje se saca un conductor de fase.
De los tres puntos de unión que resulta
No existe en este montaje más que tensión; la existente entre fases, y una sola intensidad
la que circula por cada una de las fases.
Potencia de un sistema trifásico
En un sistema trifásico la potencia activa viene expresada por la ecuación:
La potencia en vatios de una línea trifásica es igual al producto de la raíz cuadrada de 3 por
la intensidad y por el coseno.
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Factor de Potencia
En la corriente alterna existe un desfase entre el voltaje y la intensidad de corriente; este
desfase es el medido por el coseno º º, llamado factor de potencia, puesto que su valor
siempre es menor que la unidad.
El valor oscila entre 0.4 y 0.6 para reactancia de
alumbrado y 075 a 0.89 en el caso de motores trifásicos; este valor siempre viene marcado
en la chapa de característica del receptor.
Cuando lo que se conecta a la red son receptores puros, resistencias para calefacción,
hornos, lámparas incandescentes; en estos casos se produce desfase entre el voltaje y la
intensidad de corriente y el coseno de º º, tiene un valor de 1; es decir, no hay factor de
potencia, puesto que toda cantidad multiplicada por la unidad, es la misma cantidad.
La fórmula a emplear con receptores puros, resistencias para calefacción, hornos, lámparas
incandescentes; en estos casos no se produce desfase entre el voltaje y la intensidad de
corriente y el coseno de º º, tiene un valor de 1; es decir, no hay factor potencia, puesto que
toda cantidad multiplicada por la unidad, es la misma cantidad.
La Fórmula a emplear con receptores puros, es la misma, únicamente que el resultado no
se verá disminuido, puesto que no hay factor de potencia.
Corriente de una sola fase
En las viviendas se utiliza una sola de las tres que lleva la red, para el cálculo de una sola
fase, se hace como si fuese corriente monofásica; es decir, no se multiplica por 8 y el
voltaje es el que exista entre fase y neutro la fórmula a emplear será:
P = V I cos ºº
Cuando los receptores son puros no existía desfase entre el voltaje y la intensidad de
corriente, por tanto el coseno de ºº = 1; dentro de una vivienda tan sólo existe tres o cuatro
receptores que puedan tener factor de potencia; como, un tubo fluorescente, el televisor, un
receptor de radio, algún motor de pequeño electrodoméstico, el frigorífico: pero como
tienen un consumo tan bajo (menor 100 W), y el tiempo de funcionamiento de estos
pequeños receptores es tan corto que normalmente no merece la pena tomarlo en
consideración por lo que, dentro de una vivienda la fórmula que se emplea es la de:
P= VI
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A modo de ejemplo constructivo de los motores eléctricos, en la figura, se muestra el
aspecto de un motor de rotor bobinado.
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Las partes principales que forman un motor son:
Rotor: Es la parte que gira. Los conductores se alojan en ranuras practicadas en un núcleo
formado por chapas magnéticas (para evitar pérdidas en el hierro) y de forma cilíndrica. El
rotor posee un tamaño muy similar al hueco dejado por el estator con el fin de que el
entrehierro sea lo más pequeño posible. De esta forma, se facilita la conducción de las
líneas de campo magnético desde el estator hacia el rotor y se evitan al máximo los flujos
dispersos. Por esta razón al montar las diferentes partes de un motor eléctrico, es muy
importante realizar una correcta alineación del rotor, apoyándolo correctamente en sus
cojinetes. Además, conviene comprobar si el rotor está perfectamente equilibrado, ya que
un reparto no uniforme de las masas del devanado o del núcleo puede producir
oscilaciones.
Estator: Es la parte que permanece sin movimiento. Las bobinas, encargadas de producir
el campo magnético inductor, se alojan en ranuras practicadas en un núcleo formado, por lo
general, por paquetes de chapa magnética. De esta forma, se consigue que los
conductores ocupen menos espacio.
Carcasa: Es la cubierta metálica que protege al motor de las acciones exteriores.
Ventilación: Al igual que ocurre con los transformadores los motores producen una serie
de pérdidas en los devanados (pérdidas en el cobre) y en los núcleos magnéticos (pérdidas
en el hierro) a los que se les suma las pérdidas producidas por los rozamientos mecánicos
en los puntos de apoyo del rotor.
Estas pérdidas se convierten en calor, que si no es evacuado, de una forma adecuada,
puede elevar la temperatura de la máquina y perjudicar a los aislamientos de los
devanados. Para evitarlo, se suele acoplar un ventilador al rotor, que impulsa el aire por el
interior de la máquina y elimina con eficacia el exceso de calor.
Caja de bornes: Sirve para alojar los diferentes terminales de los devanados para poder
ser conectados, según convenga, al circuito de alimentación.
Conjunto de colectores y escobillas: En las máquinas de corriente continua, se hace
necesario disponer de este dispositivo acoplado al eje del rotor. Consta de un conjunto
cilíndrico de láminas conductoras (delgas), aisladas una de otras y sobre las cuales frotan
las escobillas. Las escobillas son de grafito y su función es la de realizar la conexión, por
contacto deslizante, de los circuitos eléctricos en movimiento del rotor con los circuitos del
estator o de la propia alimentación de corriente del motor. Por otro lado, los motores
asíncronos de rotor bobinado son máquinas de corriente alterna, que utilizan anillos
colectores y escobillas.
.
3.- EQUIPO NECESARIOS Y HERRAMIENTAS
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Dos contactores de potencia
Dos juegos de contactos auxiliares
Tres lámparas de señalización
Tres pulsadores de mando
Diez Conectores # 33
Cinco mts. De Conductor Rojo de 1.5 mm2
Tres mts. De Conductor Negro
Tres mts. De Conductor Azul
Cinco mts. De Conductor Blanco de 1.5 mm2
Dos mts. De Conductor Verde
Un Amperímetro de Tenaza
Conectores y Bananas
HERRAMIENTAS
Un Alicate Universal
Un Alicate de Punta
Un Alicate de Corte
Un Alicate Pelacables
Dos Destornilladores de Paleta
Dos Destornilladores de Cruz
Un Destornillador Buscapolos
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4.- PROCEDIMIENTO
Vamos a realizar tres aplicaciones prácticas.
1.
2.
3.
Instalación de las protecciones de un motor : Disyuntor, Protector Diferencial y Protector
Térmico (Guarda motor)
Instalación del comando automático mediante los contactores
Instalación de un motor trifásico y/o monofásico
.
Símbolo gráfico y descripción de un Contactor
1
3
5
13
21
31
43
53
2
4
6
14
22
32
44
54
A1
K
A2
El electro-magneto está constituido por un núcleo magnético y por la relativa bobina
de excitación A1-A2 que, cuando viene recorrida por una corriente, atrae un varilla a
la cual están conectados los contactos movibles que así ejecutan su función.
Los contactos móviles son de dos tipos: contactos principales, o de potencia,
numerados con una sola cifra y con la posibilidad de soportar las corrientes elevadas
de la instalación, y contactos auxiliares, numerados con dos cifras aptos a soportar
sólo las corrientes de los circuitos de control.
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Esquema funcional y descripción
L1
S0Q
RD
K1M
L2
L3
K1M
K1M
T
S1Q
GN
K1M
GN
H1H
RD
H2H
K1M
En condición de reposo el contactor K1M está abierto y resulta encendida la lámpara
verde H1H.
Cuando se presiona el pulsador verde S1Q de marcha se excita la bobina K1M del
contactor con consiguiente accionamiento de sus contactos móviles: se apaga la
lámpara verde H1H, se enciende la roja H2H y se cierran los contactos del circuito de
potencia y aquellos de retención en paralelo al pulsador de marcha.
Dejando de oprimir el pulsador de marcha S1Q la bobina del contactor resulta autoalimentada por el contacto de retención K1M.
Para abrir el contactor es necesario interrumpir la alimentación de la bobina mediante el
accionamiento del pulsador rojo S0Q de paro.
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Comando y Señalización
L3
N
Pulsador Rojo
A1 A2
1
3
5 13
Contactor
KM
2
4
6
A2
14
Pulsador Verde
Piloto Rojo
Contactos
53
Auxiliares
NO NC
54
61
62
Piloto Verde
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INSTALACION DE UN MOTOR MONOFASICO
TIERRA DE
PROTECCION
TP
N
NEUTRO
:
L1
1 2 3 13
F N
D
PD
PT
M
KM
4 5 6 14
FASE
D = Disyuntor
M = Motor
PD = Protector Diferencial
PT = Protector Térmico
L1 = Fase 1
N = Neutro
KM = Contactor
TP = Tierra de Protección
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INSTALACION DE UN MOTOR TRIFASICO
N
L3
L2
L1
1
3
5
N
1
3
5
1
3
5
2
4
6
N
2
4
6
2
4
6
1
3
5
2
4
6
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