02.M1 UF1 Robótica - Nocions Teòriques d'Electricitat

CFGS d'Automatització i Robòtica Industrial

IES JAUME

HUGUET M1 SISTEMES ELÈCTRICS, PNEUMÀTICS I HIDRÀULICS

ELECTRICITAT

Ramon Domènech 2012-2013

UF1 AUTOMATITZACIÓ ELÈCTRICA CABLADA

M1 Sistemes elèctrics, pneumàtics i hidràulics

2

Índex

1 Estudi d'un automatisme 1.1 Estructura d'un sistema automàtic 03

1.2 Fases d'estudi i realització 03

1.3 Tecnologies aplicades 04

1.4 Càlculs 05

1.5 Simbologia 06

2 Elements que integren un automatisme 2.1 Els elements de protecció 14

2.2 Interruptors i commutadors 20

2.3 El contactor 24

2.4 El relè 29

2.5 Elements auxiliars 30

2.6 Finals de cursa, detectors i cèl·lules fotoelèctriques 39

3 Elements de treball. Receptors 3.1 Els motors trifàsics 43

3.2 Els motors trifàsics especials 50

3.3 Els motors monofàsics de corrent altern 52

3.4 Els motors de corrent continu 53

4 Arrencament, regulació i frenada 4.1 Arrencament 56

4.2 Regulació 57

4.3 Frenada 60

5 Posta en marxa

5.1

5.2

Proves de verificació

Proves de funcionament

63

63

5.3 Posta en marxa 63

6 Manteniment i reparació d'avaries 6.1 Procediments de manteniment 64

6.2 Control de temps i registre d'avaries 65

7 Seguretat general 7.1 Seguretat en els llocs de treball 67

7.2 Seguretat en les eines 67

7.3 Seguretat en les màquines 68

8 Les Pràctiques 8.1 Pràctiques d'automatismes elèctrics 72


3

Automatització elèctrica cablada

1 Estudi d'un automatisme

1.1 Estructura d'un sistema automàtic

Les parts de que es composa habitualment un automatisme elèctric, són les següents:

Font d'energia.

Quadre o armari de control.

Sistema de cablejat.

Captadors sobre la màquina

Receptors o accionadors.

1.2 Fases d'estudi i realització

Per la realització de qualsevol automatisme elèctric, s'han de seguir una sèrie de fases que requereixen

un estudi previ. Les fases a tenir en compte són les següents:

Disseny i funcionalitat.

Es tracta de l'estudi de les funcions bàsiques que ha de dur a terme l'automatisme. S'ha

de concretar el comportament de l'automatisme d'una manera clara.

La dimensió dels dispositius.

S'ha d'elegir el conjunt de dispositius apropiats per a dur a terme l'automatisme. En

aquest apartat també s'inclou el dimensionat dels cables segons la potència del receptor

o receptors, preveure la vida útil dels diferents mecanismes i també els sistemes de

seguretat i manteniment necessaris.


4

L'esquema elèctric.

Ha de ser complet i perfectament comprensible i s'hi ha de representar tots els

components perfectament connectats i identificats.

El muntatge.

Es muntarà l'automatisme amb tots els seus components, portant a terme el cablatge, la

programació si cal i tot el que sigui necessari per fixar tots els aparells de manera

segura.

L'assaig i la prova.

Una vegada feta la instal·lació es realitzarà un assaig i una prova. És important actuar

amb un pla de treball ja establert que tingui en compte l'entrada en funcionament de

manera progressiva, de les diferents parts de l'automatisme. Cada part s'haurà de

provar de forma aïllada. Es corregiran possibles anomalies i es faran els ajustos que

siguin necessaris.

La posada en servei.

Només si l'automatisme funciona de manera satisfactòria en la fase de proves, es podrà

iniciar la posta en servei. Aquesta posta en servei ha d'anar sempre acompanyada d'un

manual d'operació que reculli tots aquells aspectes necessaris per a l'explotació del

sistema, i un altre manual pels casos d'avaries o per fer-ne el manteniment.

1.3 Tecnologies aplicades

Les dues tecnologies diferenciades que s'apliquen en la majoria dels automatismes actuals, son:

Lògica cablada.

Lògica programada.


5

1.4 Càlculs

Càlcul de la intensitat en un aparell trifàsic:

Ie: Intensitat del receptor en A.

P: Potència del receptor en W.

V: Tensió a la que treballa en V.

Cos: Depèn de l'aparell. Per motors acostuma a ser entre 0'6 i 0'8.

Factor de correcció (Ft) de la intensitat per efecte de la temperatura:

Ie . Ft

Factor de correcció Ft 1 0'93 0'87 0'79 0'71 0'61 0'50

Temperatura ambient en ºC 30 35 40 45 50 55 60

Càlcul de la secció d'un conductor en un sistema trifàsic:

L . P

S = ------------------ = mm2

X . e . U

S: Secció en mm2.

L: Longitud en m.

P: Potència en Kw.

X : Conductivitat. Pel coure és de 56 m/Ω, i per l'alumini és de 30 m/Ω.

e: Caiguda de tensió admissible en V.

U: Tensió de xarxa en V.

Relació entre la secció i la intensitat en conductors elèctrics a 30 ºC:

mm2 0'5 0'75 1 1'5 2'5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120

A 5 7'5 10 13 18 24 31 43 58 76 94 114 145 176 203


6

1.5 Simbologia

Corrent altern (c.a.).

Corrent continu (c.c.).

Xarxa trifàsica.

Encreuament de conductors amb connexió.

Born de connexió.

Posada a terra.

Posada a massa.

Resistència òhmica.

Resistència inductiva.

Potenciòmetre.

Resistència variable.

Pont rectificador.

Element de comandament d’un relè o contactor. Símbol general.

Element de comandament d’un temporitzador. Mou els seus contactes a

la connexió.


la desconnexió.


7


la connexió i a la desconnexió.

Element de comandament d’un relè amb dos bobinats.

Element de comandament d’un relè intermitent.

Element de comandament d’un relè d’impuls.

Polsador obert en repòs.

Polsador tancat en repòs.

Aparell de dues posicions estables per els contactes.

Aparell de dues posicions estables. Connexió amb enclavament.

Polsador amb accionament per clau.

Polsador amb efecte retardat

Polsador amb pilot per senyalitzar el seu accionament.

Commutador rotatiu de tres posicions.

Contacte accionat per palanca.

Contacte accionat per lleva. Final de cursa.

Polsador amb enclavament i obertura per gir del polsador. Emergència.

Contacte normalment obert. Es tanca a la connexió.


8

Contacte normalment tancat. S’obre a la connexió.

Contacte de dues direccions.

Contacte de dues direccions amb centre obert.

Contacte temporitzat a la connexió. Normalment obert.

Contacte temporitzat a la connexió. Normalment tancat.

Contacte temporitzat a la desconnexió. Normalment obert.

Contacte temporitzat a la desconnexió. Normalment tancat.

Contactes temporitzats a la connexió i a la desconnexió.

Seccionador.

Disjuntor.

Contacte de potència d’un contactor.

Contactes de potència d’un contactor trifàsic.


9

Fusible.

Element de comandament d’un relè per efecte tèrmic que té l’origen en

la sobreintensitat.

Element de comandament d’un relè per efecte magnètic que té l’origen

en la sobreintensitat.

Element de comandament d’un relè per efecte magnetotèrmic que té

l’origen en la sobreintensitat.

Dispositiu d’accionament de contactes. Símbol general.

Contacte accionat per màxima intensitat.

Contacte accionat per mínima tensió.

Contacte accionat per pressió.

Contacte accionat per temperatura.

Contacte accionat per velocitat.

Contacte detector de proximitat.

Aparell indicador. Símbol general

Voltímetre.

Amperímetre.

Freqüencímetre.


10

Cosímetre.

Termòmetre.

Rellotge.

Termòmetre.

Aparell enregistrador. Símbol general.

Comptador d’energia. Símbol general.

Comptador d’hores.

Comptador d’ampers-hora.

Comptador de vats-hora.

Comptador d’energia reactiva.

Comptador d’impulsos.

Tacòmetre.

Transformador monofàsic de tensió.

Autotransformador.

Transformador d’intensitat.

Transformador trifàsic.


11

Parell termoelèctric.

Arrencador automàtic. Símbol general.

Retorn automàtic.

Enclavament automàtic.

Retorn no automàtic.

Enclavament.

Comandament per polsador. Retorn automàtic.

Comandament per estirador.

Comandament rotatiu.

Comandament per pedal.

Comandament “seta”.

Comandament a maneta.

Comandament per volant.

Comandament amb accés restringit.

Fre. Símbol general.

Fre activat.

Fre desactivat.

Vàlvula per fluids.

Electrovàlvula.


12

Regulació progressiva.

Regulació contínua.

Connexió.

Desconnexió.

Connexió amb polsador accionat.

Perill per tensió.

Precaució.

Interruptor general.

Bomba. Símbol general.

Motor asíncron trifàsic amb rotor de gàbia d’esquirol. Símbol general.

Motor asíncron trifàsic amb rotor de gàbia d’esquirol. Símbol per

connexitat exterior.

Motor asíncron trifàsic amb rotor bobinat.


13

Motor asíncron trifàsic de dos bobinats separats que corresponen a

dues velocitats.

Motor monofàsic. Símbol general.

Motor asíncron trifàsic amb rotor de gàbia d’esquirol. Un sol bobinat

amb connexió Dahlander per dues polaritats que corresponen a dues

velocitats.

Motor de corrent continu (c.c.) amb excitació independent.

Motor de corrent continu (c.c.) amb excitació sèrie. Motor sèrie.

Motor de corrent continu (c.c.) amb excitació en derivació. Motor

shunt.

Motor de corrent continu (c.c.) amb excitació composta sèrie-derivació.

Motor compound.

Motor de corrent continu (c.c.) de iman permanent.


14

2 Elements que integren un automatisme

2.1 Elements de protecció

Fusibles:

Els fusibles eviten bàsicament curtcircuits. En els quadres d’automatismes es troben un fusible per cada

fase i un pel neutre en l’apartat de potència. També s’acostuma a posar almenys un fusible en el circuit

de comandament.

Els fusibles també protegeixen el circuit de sobreintensitats no admissibles.


15

Classes de fusibles.

Els fusibles es classifiquen en dues categories:

Categoria “g”. Fusibles d’ús general. S’utilitzen per protegir els receptors contra

sobreintensitats no admissibles i curtcircuits.

Categoria “a”. Fusibles d’acompanyament. S’utilitzen per protegir els receptors contra

curtcircuits i necessiten l’acompanyament d’una protecció per a sobreintensitats. (Per exemple el

relè tèrmic).

També hi ha diferents classes de servei que estan en funció del receptor a protegir:

L: Cables i conductors elèctrics.

M: Aparells de maniobra (contactors, relès...)

R: Semiconductors (díodes, tiristors...)

Tr: Transformadors.

Taula de diferents classes de fusibles i la seva aplicació:

Classe de

fusible

Aplicació

gL Protecció general de cables i conductors elèctrics.

aM Protecció d’aparells de maniobra. Com acompanyament d’un altre dispositiu de protecció.

aR Protecció de sistemes electrònics, amb acompanyament d’un altre dispositiu de protecció.

gR Protecció general de sistemes electrònics.

gTr Protecció general de transformadors.

Simbologia:


16

El relè tèrmic.

Un relè tèrmic és un dispositiu de protecció amb capacitat de detectar les sobreintensitats no

admissibles que passen pels receptors, sense intervenir quan aquestes són admissibles.

Aquest dispositiu per ell mateix no és capaç d’obrir el circuït elèctric, i necessita del contactor per

realitzar la desconnexió del receptor.

Tipus de relès tèrmics:

Relè tèrmic tripolar. És el relè tèrmic que es descriu en aquest apunts. Serveix per protegir el motor si

aquest gasta més intensitat de la normal.

Relè tèrmic tripolar diferencial. És el relè tèrmic que és capaç de detectar quan falta una fase i no

permet que el motor trifàsic treballi amb només dues fases.

Relè tèrmic tripolar compensat. És el relè tèrmic al qual no li afecten els canvis de temperatura

externs. S’utilitzen en llocs en els quals hi ha canvis de temperatura freqüents, o bé en llocs que hi ha

temperatures poc habituals.

Constitució d’un relè tèrmic tripolar:


17

Les parts bàsiques d’un relè tèrmic tripolar, són les següents:

Bimetalls (1) o contactes principals. Es composen de dos metalls amb coeficients de dilatació

diferents.

Contactes auxiliars (2). Destinats a obrir o tancar els circuits de comandament.

Polsador de prova (3). S’utilitza per activar el relè i comprovar el bon funcionament.

Bobines calefactores (4). Són les encarregades d’escalfar els bimetalls.

Ressort (5). Serveix per a fer tornar a la posició de repòs els contactes auxiliars.

Funcionament d’un relè tèrmic:

Quan la sobreintensitat no admissible passa per les bobines calefactores, provoquen la deformació dels

bimetalls. Aquesta deformació desplaça els contactes auxiliars utilitzant el normalment tancat (NC) per

interrompre l’alimentació de la bobina del contactor i el normalment obert (NA) per activar un element

de senyalització.

Per a que el relè tèrmic torni a la posició de repòs, és necessari que els bimetalls es refredin. Quan això

succeeix el ressort fa tornar els contactes auxiliars a la posició de repòs. Els relès tèrmics es poden

rearmar de dues maneres, manual i automàticament.

Regulació de relès tèrmics de protecció per a motors trifàsics:

Potència útil 220 V 380 V

CV

Kw

Intensitat

A

Regulació Intensitat

A

Regulació

Min. Max. Min. Max.

0,5

0,75

1

1,5

2

0,37

0,55

0,74

1,10

1,47

1,74

2,48

3,10

4,47

5,74

1,7

2,4

2,4

3,5

5,2

2,4

3,5

3,5

5,2

7,5

1,10

1,44

1,79

2,59

3,32

1,2

1,2

1,7

2,4

3,5

1,7

1,7

2,4

3,5

5,2

2’5

3

4

5

6

1,84

2,21

2,95

3,68

4,42

7,17

8,52

11,1

13,4

15,5

7,5

7,5

11

11

12,5

11

11

16

16

20

4,15

4,93

6,40

7,80

9

3,5

5,2

5,2

7,5

7,5

5,2

7,5

7,5

11

11

7

8

9

10

11

5,15

5,89

6,62

7,40

8,10

18,2

20,4

23

25,3

27,8

17

17

23

23

23

26

26

35

35

35

10,5

11,8

13,3

14,6

16,1

11

11

11

12,5

12,5

16

16

16

20

20

12

13

14

15

16

8,83

9,57

10,3

11

11,8

30,3

32,8

35,4

37,4

40

30

30

30

30

30

48

48

48

48

48

17,5

19

20,5

21,7

23,2

17

17

17

17

23

26

26

26

26

35


18

Simbologia:

El guardamotor:

El guardamotor és un aparell que com el seu nom indica, serveix bàsicament per a posar en marxa un

motor i al mateix temps protegir-lo.

Consta d’un contactor, d’un relè tèrmic, d’un botó de marxa i un de parada, tot englobat en una petita

caixa compacta.

S’utilitza per posar en marxa màquines individuals (una serra, una mola, un petit ventilador, etc... )

Relès de protecció:

Relè de mínima tensió.

És un relè de protecció que quan la xarxa baixa a una tensió mínima

programable en la qual els aparells podrien estar en un estat de connexió -

desconnexió continu, s’encarrega de desconnectar el circuit.

Es pot ajustar un valor màxim i un valor mínim.


19

Relè de màxima intensitat.

És un relè de protecció que s’encarrega de vigilar que la intensitat no passi d’un valor màxim

programable. Es pot ajustar un valor màxim i un valor mínim.

El relè de mínima tensió i el de màxima intensitat es poden trobar també en un mateix aparell.

Relè de detecció i seqüència de fases.

Es tracta d’un relè de protecció que supervisa l’alimentació trifàsica i a

més ens detecta l’ordre correcte de les fases.

Si no es compleix algun d’aquests factors, ens avisa i desconnecta el

circuit.

Proteccions mecàniques:

L’enclavament mecànic.

A vegades, quan un contactor (K1) es posa en marxa, no es pot activar al mateix temps un altre contactor

(K2) i no n’hi ha prou amb les proteccions elèctriques.

En aquests casos s’utilitza l’enclavament mecànic, que quan es posa un dels dos contactors en marxa,

evita que l’altre es pugui activar inclús manualment.


20

Esquema de potència per a posar en marxa un motor trifàsic en Estrella - Triangle i amb possibilitat de

invertir el sentit de gir.

2.2 Interruptors i commutadors

Interruptors i commutadors rotatius.

S’utilitzen per a posar en marxa tot una sèrie de receptors elèctrica, de manera manual. Especialment

per posar en marxa petits motors.

Amb aquests aparells es pot invertir el gir d’un motor, fer un arrencament Estrella – Triangle, entre

altres possibilitats. També es poden fabricar per què faci la feina que ens interessi.


21

Els símbols:


22


23

Interruptors i commutadors de tipus palanca.

Inversió de gir dels motors asíncrons trifàsics.

Per invertir el sentit de gir d’un motor asíncron trifàsic, cal canviar l’ordre de dues de les fases. Es pot

fer manualment a través d’un commutador de leves o de palanca, o bé, automàticament a través de

contactors.


24

Circuit amb commutador rotatiu o de leves:

2.3 El contactor

Un contactor és un dispositiu amb capacitat de tallar el corrent elèctric d’un receptor o d’una

instal·lació amb la possibilitat de esser comandat a distància. Té dues posicions de funcionament, una

estable o de repòs i l’altre inestable o de treball.


25

Classificació dels contactors:

Contactors electromagnètics. Són els que el seu accionament es realitza a través d’un

electroimant o bobina. Són els més utilitzats per la seva senzillesa de construcció, la seva

robustesa, el reduït volum i el baix manteniment.

Contactors electromecànics. Són els que s’accionen amb l’ajuda d’algun mitjà mecànic, com pot

ser una maneta.

Contactors pneumàtics. Són els que s’accionen per mitjà de la pressió d’un gas, com per exemple

l’aire i el nitrogen.

Contactors hidràulics. Són els que s’accionen per la pressió d’un líquid, com per exemple l’oli i

l’aigua.

Constitució d’un contactor electromagnètic:

Les parts més importants del contactor electromagnètic són les següents:

Contactes principals (3). Són els que obren o tanquen el circuit de potència. Estan oberts en

repòs.

Contactes auxiliars (4). Són els que obren o tanquen el circuit de comandament. Poden ser

oberts o tancats en repòs.

La bobina (1). És l’element que produeix una força d’atracció quan s’hi fa passar un corrent

elèctric. La seva tensió d’alimentació pot ser de 12, 24 i 220 V de corrent altern.


26

Armadura (5). És la part mòbil del contactor. Desplaça els contactes per l’acció de la força

d’atracció de la bobina.

Nucli (6). És la part fixa per la que es tanca el flux magnètic produït per la bobina. Per bobines

de corrent altern, el nucli està compost per fines làmines fortament unides entre sí per evitar

pèrdues magnètiques.

Ressort (2). És la molla encarregada de tornar els contactes a la seva posició de repòs, una

vegada ha desaparegut la força d’accionament.

Entreferro (7). És el petit espai d’aire que fa que el circuit magnètic del contactor no sigui un

circuit totalment tancat i així evita l’accionament del contactor pel magnetisme remanent.

L’entreferro és d’uns 0’25 mm.

Anells d’ombra (8). Tant el corrent altern com el flux magnètic creat, passen dues vegades per

cero en cada període. En aquest moment el contactor voldria obrir-se i vibraria. Per evitar-ho,

els anells d’ombra creen un flux desfasat del principal. Els anells d’ombra són unes espires

tancades de coure o de llautó.

Exemple simple de posta en marxa d'un motor trifàsic per mitjà d'un contactor:


27

Funcionament d’un contactor electromagnètic.

Al fer circular un corrent per la bobina (1) del contactor, s’estableix un flux magnètic que tanca a

través del nucli i la armadura. Aquest flux magnètic produeix una força d’atracció (Fa) que desplaça els

contactes col·locant-los en la seva posició de treball.

En deixar de circular el corrent per la bobina, desapareix la força i el contactor torna al seu estat de

repòs per l’acció del ressort.

Els símbols:

Elecció d’un contactor. Categories de servei.

Per elegir correctament un contactor electromagnètic, s’han de tenir en compte una sèrie de

característiques dels receptors, com el corrent de servei (Ie), el factor de potència, el calibre i també

el nombre de maniobres previstes.

Per calcular la intensitat de servei en un receptor trifàsic, utilitzarem aquesta fórmula:


28

Les taules que segueixen ens ajudaran a determinar quin tipus de contactor necessitem:

Classe d’aparell Durada en cicles

A1

A3

B1

B3

C1

C3

D1

D3

E1

103

3 x 103

104

3 x 104

105

3 x 105

106

3 x 106

107

Categories

De servei

Ie

Ic

Factor de

potència

Aplicacions i característiques

AC1 1 0,95 Càrregues purament resistives o dèbilment inductives. Per calefacció

elèctrica, resistències de forns.

AC2 2’5 0,65 Arrencament de motors asíncrons de rotor bobinat. Inversió de gir.

Per mescladores, centrifugadores.

AC3 6 0,35 Arrencament de motors asíncrons de gàbia d’esquirol. Tall amb

motor a alta velocitat. Per aire condicionat, compressors,

ventiladors.

AC4 6 0,35 Arrencament de motors asíncrons de gàbia d’esquirol. Inversió del

sentit de gir. Marxa a intermitències. Per grues, ascensors.

Les categories de servei AC corresponen a contactors de corrent altern. Els de corrent continu tenen

les categories DC.

El nombre que marca la taula a la columna Ie/Ic, és un factor de conversió per saber quin és el corrent

de tall a partir del corrent de servei. El calibre d’un contactor és el que ens diu quin és el corrent màxim

de tall del contactor.

Calibre

(A)

AC1

25

25

32

40

50

60

80

80

AC3

9

12

18

25

32

40

50

65


29

Blocs de contactes auxiliars.

A vegades en alguns tipus de contactors, s’utilitzen els blocs de contactes per ampliar el nombre de

contactes inicial de l’aparell. El bloc es munta damunt del contactor i s’acciona amb la mateixa bobina.

Avaries:

La següent taula ens donarà una visió de les avaries més comuns en els contactors, les possibles causes i

les possibles solucions:

Avaria Causes Possibles solucions

-El contactor no

funciona.

-Tensió insuficient en la bobina. -Localitzar la disminució de tensió. Revisar el circuit.

-El contactor fa

soroll.

-Superfícies d’atracció

desgastades.

-Canviar l’armadura i el nucli del contactor.

-Els contactes

s’escalfen massa.

-Sobrecàrrega continuada. -Comprovar que el contactor elegit és adequat.

-Ràpid desgast dels

contactes.

-Obertures amb corrent excessiu. -Substituir el contactor per un de major calibre.

-Dèbil pressió dels

contactes.

-Tensió d’alimentació baixa, per

sota del 85 %.

-Localitzar la disminució de tensió. Revisar el circuit.

-Soldadura dels

contactes.

-Elevat nombre de maniobres. -Substituir el contactor per un altre més adequat a la

seva categoria de servei.

-Ruptura de la

bobina.

-La bobina no estava ben subjecta a

la armadura.

-Canviar la bobina subjectant-la de manera correcta.

-Desgast o ruptura

d’alguna part del

contactor.

-Funcionament incorrecte motivat

per una sobretensió o per bobina

inadequada.

-Substituir la part avariada i localitzar la font de la

avaria. Si no es localitza, comprovar el contactor.

2.4 El relè


30

Els relès de comandament són dispositius del circuit de comandament que realitzen una sèrie de

funcions com per exemple fer combinacions de contactes auxiliars, tractament d’ordres exteriors

(polsadors, finals de cursa) o comandar elements de senyalització.

Alguns relès de comandament s’instal·len damunt d’una base adequada que és on van els cables, de tal

manera que a l’hora de substituir el relè, resulta molt còmode.

Simbologia.

2.5 Elements auxiliars

Els elements auxiliars que podem trobar en un automatisme, poden ser múltiples. Els més importants

poden ser els següents:

Botoneres i polsadors.

Les botoneres són les caixes a on s’ubiquen els polsadors de marxa i parada de la instal·lació, així com el

polsador de parada d’emergència.


31

Els símbols:


32

Unes taules ens indicaran el color que ha de tenir cada polsador segons la seva funció dintre

l’automatisme i en el cas que el polsador fos lluminós o no.

Colors en polsadors sense llum:

Colors Servei Utilització

Vermell Parada. Parada general del cicle o maniobra. Parada d’emergència.

Desconnexió per excés de temperatura. Desenclavament de

relès protectors.

Groc Tornada enredera. Retrocés de la maniobra. Anul·lació de la maniobra

seleccionada anteriorment.

Verd o Negre Marxa. Arrancada d’un cicle o maniobra.

Blanc o Blau clar Per altres funcions.

Colors en polsadors amb llum:

Colors Servei

Vermell No s’ha d’utilitzar.

Groc Atenció o precaució.

Verd Permís d’arrencament per intermitència lluminosa del polsador.

Blanc Confirmació de que el circuit es troba amb tensió i de que ha estat seleccionada una

funció o moviment.

Blau Indica altres funcions.

Els pilots de senyalització.

Amb diferents colors, són els que senyalitzen

l’estat de la instal·lació en cada moment.

Colors en pilots de senyalització:

Colors Servei Utilització

Vermell En repòs. Senyala que la màquina s’ha parat per avaria elèctrica o ens

invita a donar la ordre de parada.

Groc (àmbar) Atenció o precaució. Senyal per el cicle automàtic. Pròxim al valor límit

admissible.

Verd Màquina preparada per

entrar en servei.

Tots els components estan a punt per a iniciar la arrancada o

maniobra.

Blanc Circuits elèctrics sota la

tensió normal de servei.

Màquina parada però amb tensió en el quadre.

Blau Per altres funcions.


33

Els símbols:

Altres tipus de senyalitzacions:

Regletes de connexió.

Els borns de connexió ens serviran per connectar l’armari als elements exteriors.


34

Taules de connexió per regleters:


35

Temporitzadors.

Hi ha molts tipus de temporitzadors en quant a la seva construcció, però bàsicament en podem trobar

un tipus que es munta damunt del propi contactor i és accionat per la mateixa bobina, i un altre tipus que

és independent i s’acostuma a muntar en una base especial.

Tipus de temporitzadors segons el seu accionament:

Temporitzador pneumàtic. És el que es munta damunt del contactor i és accionat per la seva

bobina. L’accionament intern del temporitzador és ajudat per una càmera d’aire. Els temps varien

des de 0,1 segon fins a 1 hora.

Temporitzador electrònic. Consta d’un circuit electrònic que temporitza l’obertura o el

tancament dels seus contactes en funció de la alimentació.

Tipus de temporitzacions:

Temporització a la connexió (al treball o a l’activació). Retarda el tancament o l’obertura d’un

contacte a partir de l’activació del temporitzador pel senyal de comandament.

Temporització a la desconnexió (al repòs o a la desactivació). Manté la posició dels contactes

durant el temps programat per l’usuari, després de la desactivació del temporitzador.

Temporitzador a la connexió/desconnexió. Retarda el tancament o l’obertura d’un contacte a

partir de l’activació del temporitzador, i manté aquesta posició un temps després de la

desactivació de l’aparell.


36

Els símbols:

La numeració:

Diagrames de comandament:


37

Exemple de temporitzador:

Tems. Ens permet tenir una regulació de temps més ajustada. Si posem

l’escala al 10, tenim el temps real programat amb el potenciòmetre

Gamma.

Gamma. Ens permet triar el temps en segons, minuts o hores.

Funció. El temporitzador te diferents funcions. La que correspon a un

temporitzador a la connexió és la A.


38

Els rellotges programadors.

Els símbols:

Control de nivell de líquids.

També cal dir que hi ha molts tipus d’aparells per controlar el nivell de líquids. Uns estan pensats més

aviat per zones rurals y d’altres tenen més aplicacions industrials. Parlarem d’un model dels més senzills

de la casa Navelgar. El C2N-MH.


39

Aquest tipus d’aparell es basa en controlar els nivells d’un pou i d’un dipòsit per mitjà d’unes sondes. Cap

la possibilitat de regular la distància de l’automatisme al lloc de control, fins a 3 Km de longitud.

El contacte 1/3 és el que farà que per mitjà d’una bomba d’aigua, passi el líquid del pou al dipòsit. No es

posarà en marxa si el pou no està ple, i es pararà si el dipòsit s’omple del tot.

El contacte 1/4 ens indicarà simplement que el dipòsit ja és ple, encara que es podria aprofitar per

engegar una altra bomba d’aigua que buidés el dipòsit.

També es podria fer una instal·lació en la qual l’1/3 fes de marxa de la bomba i l’1/4 fes de parada.

2.6 Finals de cursa, detectors i cèl·lules fotoelèctriques

Són els elements imprescindibles en la majoria d’automatismes, per analitzar en quina posició es troba la

màquina en un moment determinat i donar les ordres que facin falta per què l’automatisme funcioni

correctament. Hi ha molts tipus diferents d’aquests elements.

Finals de cursa:

Exemple d’utilització: Borns de connexió:


40

Els símbols:

Detectors:


41

Els símbols:

Connexitat. Cables:

Els detectors més utilitzats són els inductius, els capacitius, els òptics i els d’ultrasons.


42

Cèl·lules fotoelèctriques:

Els símbols:


43

3 Elements de treball. Receptors

3.1 Els motors trifàsics

Principi de funcionament:

El principi de funcionament d’un motor trifàsic industrial es basa en aprofitar el corrent altern desfasat

120 graus i fer-lo passar per tres bobines també desfasades 120 graus en l’espai.

Els corrents que circulen per les bobines no passen pel seu valor màxim al mateix temps pel fet d’estar

desfasats i el mateix passa amb els fluxos magnètics que produeixen.

Les figures ens mostren els instants en els quals el corrent i el flux magnètic en cada bobina són

màxims.

El sentit de gir del motor dependrà del sentit en el que girin els màxims dels corrents en les bobines.

Així doncs, per invertir-ne el sentit, només cal invertir l’ordre de dues de les fases. Una màquina com la

que es mostra en les figures és la que constitueix un motor asíncron trifàsic elemental.


44

No és bo que un motor trifàsic funcioni massa temps amb dues fases, ja que s’escalfa i es cremarà. Si

aquest tipus de motor ha de funcionar amb dues fases, per una potència de 1 CV, s’ha de posar un

condensador d’uns 7 f des del born que sobra a una de les fases. Si a més, el motor hagués d’invertir el

gir, l’esquema podria ser el següent:

Constitució dels motors trifàsics:

Els motor asíncrons trifàsics industrials tenen una construcció més complexa que el motor trifàsic

simple, i consten de diferents parts.

Si observem la part exterior, en podem distingir les següents:

Una carcassa cilíndrica de foneria amb aletes refrigerants que tanca i protegeix les diferents

parts de la màquina.

Una caixa de borns de connexió a la xarxa elèctrica.

L’eix per el qual es transmet la potència mecànica.

Si observem la part interior, en podem distingir les següents:

Una part fixa anomenada estator amb forma de corona cilíndrica.

Una part mòbil anomenada rotor amb forma de cilindre que està unit a l’eix de la màquina.

L’entreferro que és l’espai d’aire que hi ha entre l’estator i el rotor per facilitar que aquest pugui

rodar.

El bobinat estatòric que està situat a les ranures del estator i està format per tres bobines de

fil de coure i que els seus extrems surten a l’exterior a través de la caixa de borns.

El bobinat rotòric que està situat en el rotor i que a la pràctica té dues formes constructives

diferents.

L’estator i el rotor tenen la missió de canalitzar els fluxos magnètics de la màquina per concentrar-los

sobre les bobines i fer rodar el motor.

Segons la forma constructiva del bobinat rotòric, podem parlar de dos tipus de motors trifàsics ben

diferenciats:


45

Motor de gàbia d’esquirol o amb rotor en curtcircuit. El bobinat rotòric el formen unes barres

de coure o d’alumini en les que s’han unit elèctricament els seus extrems. Tant el preu com el

manteniment del motor és petit. És el motor més utilitzat.

Motor de rotor bobinat o d’anells de fregament. El bobinat rotòric és igual que el de l’estator i

té el mateix nombre de fases. Disposa d’uns anells amb escombretes que permeten la connexió

del bobinat del rotor a l’exterior, però són motors més grans, necessiten més manteniment i són

més cars que els de gàbia d’esquirol.

Caixa de borns i placa de característiques:

La caixa de borns d’un motor és aquella a on trobem els extrems de les bobines del motor, a través dels

quals es connecta a la xarxa elèctrica.

El nombre de borns de la caixa depèn d’aspectes tals com el nombre de velocitats que permeti el motor

i la possibilitat de canvi de connexió de les bobines de l’estator. Si generalitzem podem tenir en compte

les següents consideracions:

Els motors de 3 borns són màquines d’una sola velocitat i no permeten canvis en la connexió de

les bobines de l’estator. Són de petita potència.

Els motors de 6 borns poden tenir una o dues velocitats i permeten el canvi de connexió estrella

– triangle de les bobines de l’estator. Són els motors més utilitzats.

Els motors de 9 borns són els de rotor bobinat, dels quals surten a l’exterior els 6 borns de

l’estator i tres borns del rotor.

La placa de característiques del motor ens ha d’indicar una sèrie de dades que corresponen a les

principals magnituds del motor, com són la tensió, la freqüència, els corrents de l’estator, la velocitat, la

potència, la marca del fabricant i el tipus de protecció del motor entre d’altres coses.

La placa de la figura ens indica entre altres dades importants, les tensions a les que es pot connectar

tant amb estrella com en triangle, així com els corrents que gasta en cada connexió.


46

La primera de les tensions que marca la placa en una qualsevol de les connexions, equival a la tensió que

aguanta cada una de les bobines de l’estator. És molt important tenir-ho en compte per fer una correcta

connexió del motor.

Connexitat dels motors asíncrons trifàsics:

1 - Motor trifàsic de 3 borns.

Es tracta d’un motor trifàsic de gàbia d’esquirol amb una velocitat i una sola possibilitat de connexió a

la xarxa.

La seva placa de característiques només indicarà una tensió i per tant només es podrà connectar a

aquesta tensió.

Per connectar-lo es faran arribar les tres fases als borns U1, V1, W1 i el motor es posarà en marxa.

Motor trifàsic de 6 borns.


47

Aquests motors tenen les bobines del estator connectades de la següent manera per facilitar la

connexió estrella o triangle:

Es tracta d’un motor trifàsic de gàbia d’esquirol que permet dues possibilitats de connexió. La seva

placa de característiques ens donarà dues tensions de connexió. La més petita és la que correspon a la

tensió nominal de cada bobina de l’estator.

Per exemple: si la placa de característiques diu:

220 V / 380 V el motor es pot connectar a qualsevol xarxa trifàsica que tingui una d’aquestes tensions

entre fases, però hem de tenir en compte que a cada una de les bobines del motor només li poden

arribar 220 V. Per tant, aquest motor el connectarem de la següent manera:

A una xarxa trifàsica de 220 V amb connexió triangle.

A una xarxa trifàsica de 380 V amb connexió estrella.


48

Motor trifàsic de 9 borns.

Aquest motor és anomenat motor trifàsic de rotor bobinat. Es pot connectar a dues tensions de xarxa

diferenciades. Els borns U1, V1, W1, W2, U2, V2 són els corresponents a les bobines de l’estator i es

connectaran com hem vist en el motor de 6 borns.

Els borns K, L i M són els que corresponen al rotor i en cap cas es poden connectar amb els de l’estator.

Els borns del rotor s’utilitzen bàsicament per a regular la velocitat del motor per mitjà d’unes

resistències anomenades “resistències rotòriques”.

En el cas de no haver de connectar-los exteriorment, simplement s’uniran amb una plaqueta conductora

en forma de pont.

Si els borns del rotor es deixen lliures (sense connectar), el motor no girarà.


49

Avaries:

La següent taula ens donarà una visió de les avaries més comuns en els motors asíncrons de gàbia

d’esquirol, les possibles causes i les possibles solucions:

Avaria Possibles causes Possibles solucions

-El motor s’escalfa molt

-Motor connectat en triangle en ves de en

estrella

-Tensió de xarxa superior en un 5 % a la

nominal del motor

-Falta d’aire de refrigeració

-Entrada d’aire calent

-Sobrecàrrega de la xarxa. Intensitat

elevada i velocitat baixa

-Falta d’un fusible (fos). Defecte de contacte

-Sobrepassar el factor de servei. Excés de

freqüència en arrancades.

-Corregir la connexió

-Corregir el valor de la tensió

subministrada

-Assegurar l’entrada d’aire. Revisar

l’estat del ventilador

-Buscar aire fresc

-Substituir el motor per un altre de

major potència

-Canviar el fusible. Canviar el contacte

-Millorar les condicions de treball. En

cas de dubte, consultar al proveïdor

-El motor no arrenca.

Falta una o dues fases

-Fusibles fusos (un o dos).

-Defecte del contactor o del relè tèrmic

-Fallo en el circuit de maniobra del contactor

i altres elements

-Canviar fusibles.

-Rearmar i canviar si cal

-Revisar i reparar

-El motor arrenca amb

dificultat

-Incorrecta forma d’arrencament

-Tensió i freqüència inferior a la nominal

-Estudiar la forma adequada

-Millorar les condicions del

subministrament d’energia

-El motor absorbeix

molta intensitat

-Bobinat defectuós.

-Rotor amb algun conductor de la gàbia

d’esquirol desconnectat. Fallo de soldadura

-Reparar.

-Reparar i substituir

-Fusió dels fusibles o

dispar del disjuntor

-Curtcircuit en els conductors que alimenten

el motor

-Curtcircuit en el motor

-Connexió de les bornes incorrecta

-Reparar

-Revisió i reparació

-Revisió i connexió correcta

-Sentit de gir del motor

incorrecte

-Connexió incorrecte -Invertir dues de les tres fases amb les

que s’alimenta el motor

-Una de les fases amb

espires en curtcircuit

-Escalfament del motor

-Dispar del relè tèrmic

-Desequilibri en el consum de les tres fases

-Revisar el bobinat

-Reparar el fallo detectat

-Estudi del perquè es produeix el

desequilibri

-Una fase cremada -Dispar del relè tèrmic

-Fusió del fusible o fusibles

-Revisar i reparar (bobinar si cal)

-Dues fases cremades -Dispar del relè tèrmic

-Fusió de fusibles

-Dispar de disjuntors

-Revisar i rebobinar el motor


50

3.2 Els motors trifàsics especials

El motor Part-Winding.

Es tracta d’un motor trifàsic que té dos debanats separats, anomenat també motor de debanats partits.

Aquest motor s’utilitza molt al continent americà, però a Europa no tant. Per arrancar-lo, primer es

connecta un dels debanats, així el corrent d’arrencada baixa a la meitat, i després, quan el motor ja ha

aconseguit la seva velocitat nominal, es connecta l’altre debanat en paral·lel.

El motor de dues velocitats. Dahlander.

És un tipus de motor asíncron trifàsic amb rotor de gàbia d’esquirol. Els bobinats estan disposats de

tal manera que canviant la connexió externa a la caixa de borns, aprofiten aquests mateixos bobinats per

aconseguir les dues velocitats. Aquest tipus de connexitat s’anomena Dahlander.

El que nosaltres estudiarem és per dues polaritats i a cada polaritat li correspon una velocitat diferent.

La connexió de 4 pols correspon a 1.500 rpm. (Velocitat lenta).

La connexió de 2 pols correspon a 3.000 rpm. (Velocitat ràpida).

Per aconseguir les dues velocitats, els bobinats tenen les seves fases partides en dos grups iguals, amb

el que podem obtenir els canvis de connexió que necessitem. D’aquesta manera podem connectar les

parts de les bobines en sèrie o en paral·lel.


51

L’estructura interna i els borns. Símbol:

Hem de connectar les bobines del motor en triangle per la velocitat lenta, i en doble estrella per la

velocitat ràpida.

Propietats dels motors Dhalander:

a. En la categoria dels motors de varies velocitats, són de fàcil construcció i el seu cost és

relativament reduït.

b. Bon aprofitament de l’espai de les ranures. Bon rendiment encara que més baix que el motor

trifàsic normal.

c. Comportament normal de la velocitat amb càrrega.

d. En la velocitat més gran, augmenta la potència 1,5 vegades la de la més petita, i la potència de

la petita és només 0,8 vegades més gran que la d’un motor trifàsic normal.

e. Només permeten la relació de velocitats 1 : 2.

f. La seva alimentació només es possible a una sola tensió.

Connexitat del motor:

Velocitat lenta. Triangle. Velocitat ràpida. Doble estrella.


52

3.3 Els motors monofàsics de corrent altern

El motor de fase partida.

En qualsevol motor perquè pugui girar, és necessari que l’estator indueixi en les bobines del rotor, un

corrent que crea en ell una polaritat de diferent ordre que la que té l’estator, provocant així la força

capaç per fer-lo girar.

Com que es tracta de motors de c.a. hem de tenir en compte que la polaritat en l’estator canvia segons

la freqüència.

El motor monofàsic més característic i el més utilitzat industrialment és el de fase partida. Aquest

motor consta d’una bobina principal (U - V) i d’una bobina secundària o d’arrencament (Z1 – Z2).

El bobinat d’arrencament només és per desviar el flux magnètic, i així el motor pot començar a girar.

Alguns d’aquests motors, per facilitar l’arrencament, incorporen un condensador en sèrie amb la bobina

d’arrencament.

Quan el motor ja ha arrencat, el bobinat d’arrencament ja ha fet la seva

funció i no serveix per a res, fins i tot, ja que consumeix, més aviat pot

molestar, per la qual cosa, es desconnecta automàticament per mitjà d’un

interruptor centrífug (Ic) que es troba a l’interior del propi motor.

En els motors monofàsics anomenats de fase partida, per canviar el sentit de

gir, s’ha d’invertir el sentit del corrent en un dels bobinats, ja sigui al

principal o al d’arrencament.

Si s’inverteixen les fases en els dos bobinats alhora, el motor no inverteix el sentit de gir.


53

El motor monofàsic d’arrencament amb condensador.

El sistema d’arrencament es el mateix que en el de fase partida, però aquest motor arrenca amb

el condensador en sèrie amb el bobinat secundari, i no disposa d’interruptor centrífug.

3.4 Els motors de corrent continu

Constitució dels motors de corrent continu:

Les parts constructives d’un motor de corrent continu són les següents:

Estator o inductor. És la part fixa de la màquina. És la que produeix el flux magnètic.

Rotor o induït. És la part mòbil del motor. S’alimenta per un generador de corrent continu

exterior i és a on s’indueixen les forces electromotrius.

Sistema de commutació. És la part encarregada de mantenir inalterable la distribució física

dels corrents en el induït. El sistema de commutació el formen el col·lector de delgues i les

escombretes.


54

Classificació dels motors de corrent continu:

Els motors de corrent continu, depenent de com es connecten les bobines del inductor i del induït, es

classifiquen en dos grups:

a) Motors d’excitació conjunta.

b) Motors d’excitació independent.

a) Motors d’excitació conjunta.

Excitació en derivació:

Té connectats en paral·lel el circuit del inductor i el del induït. En aquests motors no sempre

s’aconsegueix mantenir constant la velocitat si hi ha grans variacions en la càrrega i la regulació de

velocitat no permet un marge tant ampli com en els motor de excitació independent.

Excitació en sèrie:

Les bobines del inductor i del induït estan connectades en sèrie, i per tant, per elles hi passa la mateixa

intensitat de corrent. Hi ha una gran variació de velocitat segons la càrrega. Aquesta característica el

fa molt útil en trens elèctrics, electrodomèstics, màquines de cosir...


55

Excitació composta (compound):

Els motors d’excitació composta tenen el inductor dividit en dues parts: una connectada en sèrie amb el

induït i l’altra connectada en paral·lel. Així ajuntem les propietats de les dues connexions anterior.

b) Motors d’excitació independent.

En aquestes màquines, els circuits del inductor i del induït són diferents, és a dir, es connecten

independentment l’un de l’altre. Serveixen per poder mantenir la velocitat constant encara que hi hagi

grans variacions en la càrrega. També tenen la possibilitat de regulació de velocitat en un marge més

ampli.


56

4 Arrencament, regulació i frenada

4.1 Arrencament

Engegada directa:

L'engegada directe de motors de gàbia d'esquirol, només es recomana per a motors de poca potència,

generalment de menys d'1 CV, sempre que es necessiti un parell important en l'engegada i quan la xarxa

d'alimentació no sigui afectada per l'elevat corrent d'engegada, que pot anar des de 4 a 8 vegades la

nominal.

Engegada estrella - triangle:

És el mètode més conegut i es pot aplicar en motors asíncrons en que les bobines de l'estator, puguin ser

connectades en estrella o en triangle , per mitjà de connexions externes.

Les avantatges d'aquest mètode, són la senzillesa del circuit i el fet de que amb la connexió estrella, el

corrent que absorbeix el motor, és un terç del que absorbeix en triangle.

L'esquema de potència és el següent:


57

Altres mètodes d'engegada:

Engegada de motors amb debanats partits.

És un mètode poc utilitzat, ja que requereix un motor especial amb doble debanament. S'engeguen amb

un sol debanat i després es connecten els dos alhora. Se'n parla a l'apartat de motors trifàsics

especials.

Engegada per resistors estatòrics i rotòrics.

Consisteix en afegir resistors a l'estator o al rotor, per augmentar la resistència elèctrica a l'hora de

connectar. És possiblement el mètode més antic. Se'n parla en el següent apartat.

Engegada per mitjà d'autotransformador.

Es tracta d'alimentar el motor a una tensió reduïda i incrementar-la progressivament fins desconnectar

l'autotransformador del circuït. És un sistema car i voluminós.

Engegada per mitjà d'aparells electrònics.

Permeten la pujada progressiva de la tensió d'alimentació del motor, evitant l'elevat corrent inicial.

4.2 Regulació

Regulació de velocitat en un motor asíncron trifàsic:

La regulació d’un motor asíncron modifica la velocitat del motor sense que hi hagi una pèrdua massa

gran de capacitat de parell o augmentin molt les pèrdues de la màquina.

Mètodes de regulació.

Bàsicament, els mètodes de regulació poden ser els següents:

Regulació per variació del número de pols.

Regulació per variació de les magnituds de l’estator.

Regulació per variació de les magnituds del rotor.

Variació del número de pols. Aquest tipus de regulació actua sobre el número de pols i es realitza

per mitjà de motors en els quals les bobines estatòriques estan dissenyades per aquesta funció. El

motor més utilitzat en aquest sentit és el Dhalander. (A més pols, menys velocitat).

Variació de les magnituds de l’estator. L’amplitud i la freqüència de les tensions i els corrents de

l’estator es modifiquen per mitjà d’una sèrie de dispositius de regulació. La freqüència i la tensió

de l’estator, es poden modificar conjuntament o per separat.


58

Regulació de la freqüència:

Exemple pràctic:


59

Regulació de la tensió:

Per autotransformador. Per resistències estatòriques.

1. Variació de les magnituds del rotor. Aquest mètode de

regulació es fonamenta en l’efecte de la resistència del

rotor sobre la potència de lliscament. Els mètodes

usuals són regulació amb resistències variables, o bé per

mitjans electrònics.

Exemple de regulació de velocitat per mitjà de resistències rotòriques.


60

4.3 Frenada

Frenada d’un motor asíncron trifàsic:

Hi ha ocasions com la frenada d’un tren elèctric en una estació o d’un ascensor en un pis, en les quals

interessa que el motor quedi completament parat o també que disminueixi ràpidament la seva

velocitat. El frenat de motors elèctrics es pot realitzar per mitjà d’elements mecànics i d’elements

elèctrics.

En la frenada mecànica l’energia es perd en forma de calor.

En la frenada elèctrica hi ha la possibilitat de tornar part de l’energia de frenada a la xarxa elèctrica.


61

La frenada elèctrica dels motors asíncrons es pot realitzar de tres formes:

Frenada regenerativa.

Frenada en contramarxa.

Frenada dinàmica.

Frenada regenerativa:

És la frenada en la qual el motor passa a funcionar com a generador. Per això, la velocitat en el eix ha

de ser superior a la de sincronisme. Es pot aconseguir augmentant el nombre de pols o disminuint la

freqüència.

Augmentant el nombre de pols no s’aconsegueix parar el motor, només es redueix la velocitat. Es

necessita un motor de pols commutables.

Frenada en contramarxa:

La frenada en contramarxa es basa en fer girar el flux magnètic del motor en sentit contrari al del

gir de l’eix. Per aconseguir-ho, cal invertir dues de les fases de l’estator. Aquest tipus de frenat ha

d’ajudar-se per mitjà d’unes resistències variables connectades al rotor. El motor ha de ser de rotor

bobinat i especialment dissenyat per aquest fi.


62

Esquema de comandament:

Quan el motor s'ha desconnectat de la xarxa i encara gira, es torna a connectar, però ara, en sentit

invers. Ens hem d'assegurar de que el sistema està totalment desconnectat.

Frenada dinàmica:

Aquest tipus de frenada es realitza desconnectant el motor asíncron de la xarxa elèctrica trifàsica i

aplicant en el seu lloc una font de corrent continu. En injectar corrent continu al motor, el flux

magnètic de l’estator deix de girar i es queda fix en l’espai i en el temps. L’acció de frenada és molt

enèrgica i el motor ha de suportar efectes tèrmics importants.


63

5 Posta en marxa

5.1 Proves de verificació

Per a posar en marxa una instal·lació automàtica, és necessari realitzar una sèrie d'operacions de

verificació, per tal de determinar que realment funciona amb les condicions adequades.

Els punts clau serien els següents:

Conformitat de la instal·lació.

Verificació del elements de connexió.

Verificació d'estanqueïtat.

Verificació de la temperatura d'operació.

5.2 Proves de funcionament

Les proves funcionals, depenen molt de cada tipus d'automatisme, però a grans trets, podrien ser

aquestes:

La mesura de la resistència de connexió de terra.

La mesura de les tensions d'alimentació.

La comprovació dels elements de seguretat.

La mesura de corrents de fuites.

La comprovació de sensors, actuadors, i equips de control i mesura.

5.3 Posta en marxa

La posta en marxa d'una instal·lació, només es podrà realitzar quan es compleixin les condicions de

seguretat establertes per garantir la seguretat de les persones, del sistema i de la pròpia instal·lació.


64

6 Manteniment i reparació d'avaries

6.1 Procediments de manteniment

Una de les feines principals del tècnic de manteniment és la localització i reparació d’avaries.

La evolució i complexitat obliga a realitzar dissenys d’instal·lacions elèctriques en les quals per

procediments informàtics s’ajudi a la localització de l’avaria i a la seva reparació.

Quan l’avaria és important i se’n desconeix l’origen o causa s’haurà de procedir a examinar l’esquema,

centrant l’anàlisi en la part de l’esquema on es pressuposa que hi ha l’avaria.

La forma de procedir la donen l’experiència i el coneixement que es tingui de la instal·lació i del seu

funcionament.

Tipus de manteniment:

Correctiu:

Reparar o substituir els elements que s'hagin avariat o trencat i hagin pogut

causar la parada de la màquina.

Preventiu:

Fer una revisió periòdica per arreglar possibles avaries o ruptures i evitar la

parada de la màquina.

Predictiu:

Detecció de possibles errors, pel seguiment del comportament d'alguns

elements i reparar-los abans de que es produeixi l'avaria.

Selectiu:

Modificació o substitució parcial d'elements bàsics de la màquina.

Normatiu:

Substitució d'elements o adequació a la normativa legal, especialment si

implica seguretat.

Modificatiu:

Actualització i millora de les màquines o instal·lacions per aconseguir un

objectiu determinat.

TPM(Productiu total):

Associació de les funcions d'operari i conductor del procés de fabricació,

amb les de manteniment de la pròpia instal·lació.

Manteniment preventiu i correctiu de les instal·lacions:

Per la conservació o millores de la instal·lació, poden realitzar-se alguns treballs com:

Treballs de màquina.

Treballs a taller.

Inspecció periòdica.

Lubrificació planificada.

Neteja en funció de la brutícia.

Reparacions preventives o en el moment en què es produeix l’avaria.

Control de qualitat.


65

Les formes de mantenir les instal·lacions són:

Millorar la instal·lació. Tota instal·lació es millorable però cal avaluar si la millora és rendible.

Manteniment preventiu. Consisteix en portar un arxiu i planificació dels elements de les

màquines per substituir-los quan s’acostin al final de la seva durada.

Reparar avaries. Ha de fer-se en el menor temps possible.

Peces de recanvi. S’han de tenir al magatzem les peces susceptibles de ruptura que siguin més

comunes i sense cost elevat.

Evolució del material i les instal·lacions. S’haurà d’estudiar la forma de substituir els vells

elements que ja no es fabriquen per elements nous.

Personal de manteniment i el seu equipament. Hauria de ser el justament necessari però

s’haurà de buscar l’equilibri entre l’eficàcia i el cost.

Contractes de manteniment. Especialment en sistemes electrònics i informàtics.

Planificació del manteniment. Organitzar de forma convenient el manteniment d’una màquina.

Formació del personal de manteniment. Programar cursos de formació en matèries

específiques.

Homologació de materials. S’ha d’unificar el material i la tecnologia, buscant proveïdors

homologats.

6.2 Control de temps i registre d'avaries

En qüestions de manteniment i per poder optimitzar el pla establert, tenint en compte l'aspecte

econòmic, control de peces en estoc i demés, és necessari crear un registre que englobi tots els

aspectes importants a tenir en compte.

A nivell econòmic, podem fixar-nos en aquest quadre:


66

Actualment es realitza per mitjans informàtics, però un exemple de registre, podria ser el següent:

Equip

Element

Material de recanvi

Estoc Proveïdor

Nombre de persones

Accessoris

Indumentària

Instruments

Eines

Proteccions

Proves després del canvi

Temps estimat de preparació Temps estimat de reparació

Temps real de preparació Temps real de reparació

Observacions


67

7 Seguretat general

7.1 Seguretat en els llocs de treball

Risc de treballar amb electricitat:

La impedància que ofereix el cos humà al pas del corrent elèctric no és constant i varia segons el nivell

de tensió, del temps de contacte, de la freqüència, de l'estat d'humitat de la pell, de la superfície de

contacte, de la pressió exercida, i de la temperatura.

Entre els danys més significatius originats per l'energia elèctrica, s'ha de destacar:

Els xocs elèctrics per contacte amb elements en tensió, o amb masses posades accidentalment a

tensió.

Les cremades per xoc elèctric o per arc elèctric.

Les caigudes o cops com a conseqüència de xoc o arc elèctric.

Els incendis o explosions originats per l'electricitat.

En el lloc de treball, hem de tenir em compte:

Les condicions constructives, han de protegir de relliscar, de possibles caigudes, xocs contra

objectes, abocaments, i ha de disposar d'una ràpida evacuació en cas d'emergència.

Condicions ambientals com calor, humitat, corrents d'aire, no ha de suposar un risc per a la salut de

l'operari.

Il·luminació segons l'activitat que s'ha de portar a terme.

Serveis higiènics com aigua potable, vestuaris i d'altres.

Material i local de primers auxilis.

Netedat i ordre en el lloc de treball. La falta d'aquestes qüestions pot fer que el lloc sigui perillós.

Mantenir les sortides lliures de qualsevol obstacle.

7.2 Seguretat en les eines

Han d’estar construïdes amb materials resistents i la unió dels seus elements ha de ser forta. Els seus

mànecs han de tenir la mida adequada, sense vores agudes ni zones relliscoses. Han de ser aïllants si es

necessari. Es preferible que portin el marcat “CE”.

Seran de bona qualitat i s’han de revisar i mantenir amb freqüència. Quan estiguin en mal estat, seran

retirades.

S'informarà als treballadors, de la utilització de les eines i dels riscs derivats del seu us, així com de les

mesures de protecció que requereixen.

S’ha d’utilitzar l’eina adequada i de la mesura adequada a la feina que s’ha de fer.

Cada una de les eines s’ha d’utilitzar nomes per fer la feina per la que ha estat construïda.

Comprovar el perfecte estat de l’eina, abans de fer-la servir.


68

Si s’ha de treballar a una certa alçada, les eines que no s’utilitzin en aquell moment, han d’estar

subjectes per mitja d’una cartera fixada a la cintura o per mitja d’una bossa en bandolera; mai a les

butxaques.

Les eines, quan es guarden, s’ha de fer de forma ordenada, netes i en un lloc segur, sempre amb la

punta protegida.

Les eines manuals elèctriques, no s’han d’utilitzar mai, sense una toma de corrent elèctric.

S’ha de desconnectar l’eina per a canviar l'útil.

S’han de seguir sempre les instruccions del fabricant.

Utilitzarem sempre que sigui necessari, protecció ocular.

S’ha de controlar el temps de funcionament per no escalfar massa l’eina.

Les escales no s’han d’improvisar mai.

S’ha d’assegurar la estabilitat de l’escala, abans d’usar-la.

Col·locar les escales simples aproximadament amb una inclinació de 75 graus.

S’ha de col·locar lluny d’objectes mòbils.

Pujar i baixar sempre de cara a l’escala.

Es senyalitzarà adequadament i s'assegurarà que no passi ningú per sota, mentre es treballa.

Si es de tisora, s'obrirà totalment.

Per passar d’un costat a l’altre, s’ha de baixar i pujar per l’altra costat.

No pujar a l’escala mes d’una persona alhora.

7.3 Seguretat en les màquines

Idees generals:

Totes les màquines han de tenir marcat "CE" i han de portar un manual d'instruccions amb l' idioma

corresponent.

Han de portar les senyalitzacions i els advertiments necessaris en quant al seu funcionament i en quant a

les obligacions de seguretat.

Els accionaments han de ser visibles i clarament identificables, i la posta en marxa, només es podrà

portar a terme de manera voluntària amb l'accionament corresponent.

Portaran un accionament de seguretat, de tal manera que la màquina es pugui aturar totalment en cas de

perill. Aquest accionament ha de ser prioritari.

Si és necessari, la màquina serà fixada.

Si els elements mòbils de la màquina, suposen un risc per a la salut dels treballadors, es protegiran de tal

manera que no es pugui accedir si la màquina està en marxa.

No s'ha d'anular mai cap dispositiu de protecció de la màquina.

La zona d'abast de la màquina, ha d'estar convenientment il·luminada.

Es rebrà formació adequada a la seguretat i als riscos que comporta la màquina i el seu entorn.

No és recomanable vestir amb roba ampla, ni portar cabell llarg, cadenes, polseres, o elements que

podrien enganxar-se a la màquina.

Si s'ha de netejar o retirar residus a un punt perillós, s'ha de fer amb la màquina parada.

No s'ha de forçar mai la màquina, més del compte.


69

Els graus de protecció:

El grau de protecció que requereix una màquina, un motor, un quadre elèctric i en definitiva qualsevol

tipus de maquinària industrial, generalment ve indicat per les lletres IP (índex de protecció) seguides

de dues xifres numèriques i per les lletres IK també seguides de una o dues xifres numèriques.

El grau de protecció IP, és en qüestió el que porten indicat en la seva placa de característiques els

aparells elèctrics. Per exemple: IP55.

La primera xifra numèrica de l’índex de protecció, ens indica la protecció contra els cossos

sòlids. També ens pot indicar la protecció de les persones contra contactes directes.

La segona xifra numèrica de l’índex de protecció, ens indica la protecció contra els líquids.

El grau de protecció IK, és la protecció contra els danys mecànics. És la protecció contra la energia de

xoc en julis. Aquest grau de protecció, també s’indicava `per mitjà d’una tercera xifra en el IP.

Taules del significat de les xifres numèriques en l’índex de protecció segons diferents normes:

1. Graus de protecció de la normativa europea per quadres elèctrics.

Es tracta de dues lletres minúscules en un requadre dintre del codi “EX” de la normativa europea.

S’utilitza bàsicament en la indústria química i en plataformes petroleres. Per exemple:

ed Graus de protecció

o Immersió en oli.

p Sobrepressió interna.

q Aïllant per la pols.

d Encapsulat antideflagrant.

e Seguretat augmentada. (Quasi antideflagrant).

i Seguretat intrínseca.


70

Índex de protecció IP i IK, segons UNE 20324-93.


71

Taula de graus de protecció IP, en funció del local d’ubicació de la màquina o aparell:

Local o emplaçament IP mínim Local o emplaçament IP mínim

Locals domèstics:

Habitacions

cuines

jardins

Lavabo amb bany

Lavabo amb bany (volum de protecció)

Terrasses

20

21

24/25

21

23

21

Explotacions agrícoles:

Bodegues

Rentadors

Locals per llenya

Corrals

Quadres

Galliners

20

24

30

25

45

44

Locals tècnics:

Càmeres frigorífiques

Servei elèctric

Tallers

Laboratoris

Locals de bombes d’aigua

Magatzem de carbó

33/33

20

21/23

21/31

23/23

50

Instal·lacions vàries:

Càmpings i caravànings

Carrers

Establiments de fira

Piscines

Piscines (volum de protecció)

Saunes

34

34

33

34

35

34

Garatges i pàrkings grans:

Àrees d’estacionament

Zones de rentat

Zones de seguretat interiors

Zones de seguretat exteriors

Zones de greixatge

Locals de càrrega de bateries

21/21

25

21

24

23

23

Altres establiments:

Grans magatzems

Restaurants, cafès, bars

Hotels, pensions

Col·legis

Llocs de culte

Quiròfans

20

20

20

20/21

20

20

Locals sanitaris col·lectius:

Lavabos, WC, urinaris

Sales de lavabos col·lectius

Sales de dutxa amb cabines

Sales de dutxes col·lectives

21

23

23

25

Públics i espectacles:

Sales

Escenaris

Locals de projecció

Locals d’administració

20

20

20

20

Edificis col·lectius:

Despatxos

Biblioteques, arxius

Aules

Menjadors

Dormitoris col·lectius

Gimnasos

20

20

20/21

21

20

21/21

Establiments industrials:

Locals de matança

Fabricació i dipòsit d’explosius

Tractament de pells

Canteres

Destil·leries

Fusteries

55

55

50

55

33

50


72

8 Les Pràctiques

8.1 Pràctiques d'automatismes elèctrics

Electricitat 01 – Instal·lació d’un sistema de parada i marxa amb prioritat de la parada, per un

motor trifàsic:

Instal·lació d’un sistema de parada i marxa per comandar un motor trifàsic. Al prémer el polsador

de marxa el motor començarà a rodar, i al prémer la parada, el motor es pararà.

Motor trifàsic petit

Tensiones

Intensidades

L1 - L2 L1 - L3 L2 - L3 L1 L2 L3

Estrella

L1 - N L2 - N L3 - N

L1 - L2 L1 - L3 L2 - L3 L1 L2 L3

Triangle

Motor trifàsic gran

Tensiones

Intensidades

L1 - L2 L1 - L3 L2 - L3 L1 L2 L3

Estrella

L1 - N L2 - N L3 - N

L1 - L2 L1 - L3 L2 - L3

L1 L2 L3

Triangle

Electricitat 02 – Instal·lació d’un sistema de parada i marxa amb prioritat del marxa, per un

motor trifàsic:

Instal·lació d’un sistema de parada i marxa per comandar un motor trifàsic. Al prémer el polsador

de marxa el motor començarà a rodar, i al prémer la parada, el motor es pararà.


73

Electricitat 03 – Instal·lació de tres sistemes independents de parada i marxa:

Instal·lació de tres parades i tres marxes per a tres motors trifàsics que es poden engegar i

parar sense cap tipus de condició.

Electricitat 04 - Marxa i aturada de dos relès amb funcionament alternatiu sense passar per

l'aturada.

Fer la instal·lació de dos relès (K1 i K2), de tal manera que només en podrà funcionar un a la

vegada. Si un dels dos ja està engegat, al posar en marxa l’altre, s'aturarà el que està funcionant.

Electricitat-07: Marxa i aturada de tres relès amb un ordre d'engegada.

Instal·lació de tres relès amb tres sistemes d'aturada i marxa individuals de tal manera que

s’hauran de posar en marxa amb l’ordre K1, K2 i K3.

Electricitat-08: Marxa i aturada de tres relès amb un ordre d'engegada i un ordre

d'aturada.

Instal·lació de tres relès amb tres sistemes d'aturada i marxa individuals de tal manera que

s’hauran de posar en marxa amb l’ordre K1, K2 i K3 i s'hauran d'aturar amb l'ordre K3, K2 i

K1.

E04– Cadena seqüencial de dos motors amb desconnexió inversa:

Instal·lació de dues parades i dos marxes per a dos motors trifàsics amb la condició que si no es

posa primer en marxa el motor M1, no es pot posar en marxa el motor M2, i a l’hora de parar-los,

no es podrà parar el motor M1, si està en marxa el motor M2.

E05 – Instal·lació d’un motor amb possibilitat de posicionament:

Instal·lació d’un motor trifàsic per mitjà de dos polsadors de marxa i un de parada, de tal manera

que un dels marxes es comportarà com un marxa normal, i l’altre només farà que el motor

funcioni mentre es mantingui polsat.

E06 – Instal·lació d'un inversor de gir d'un motor trifàsic passant per la parada:

Fer la instal·lació d’un motor trifàsic que permeti canviar el sentit de gir, però de tal manera que

a l’hora de fer el canvi s’hagi de parar primer el motor.


74

E07 – Inversor de gir d'un motor trifàsic sense passar per la parada:

Fer la instal·lació d’un motor trifàsic que permeti canviar el sentit de gir, però de tal manera que

a l’hora de fer el canvi es pugui fer directament i no faci falta parar primer el motor.

E08 – Instal·lació d’una cadena seqüencial de dos motors temporitzada:

Instal·lació de dos motors trifàsics amb un sistema de parada i marxa de tal manera que al cap

de 10 segons d’haver-se posat en funcionament el primer motor (M1), automàticament s’hi posarà

el segon (M2).

E09 – Instal·lació de dos motors amb possibilitat de fer cicles continuats:

Instal·lació de dos motors trifàsics amb un sistema de parada i de marxa de tal manera que quan

premem el marxa, aniran fent cicles continuats a intervals de 10 segons, és a dir, primer

s’engegarà el M1, al cap de 10 segons ho farà el M2, al cap de 10 segons ho tornarà a fer el M1 i

així fins que premen la parada.

E10 – Instal·lació de dos relès a través de finals de cursa i detectors en sèrie:

Es tracta de posar en marxa dos relès per mitjà d’un sistema de parada i de marxa de tal manera que

al prémer el marxa es connecta el relè K1, quan la peça arriba a tocar a un final de cursa i a més és

detectada per un detector, es posa en marxa el relè K2 i es para el relè K1. Si premem la parada ho

pararem tot. En aquesta pràctica es muntaran tres circuits: un amb un final de cursa i un detector, un

altre amb dos detectors, i un altre amb dos finals de cursa.

E11 – Instal·lació de tres motors dels quals només en pot funcionar un:

Instal·lació de tres motors trifàsics amb tres sistemes de parada i de marxa de tal manera que

quan n’hi hagi un qualsevol funcionant, els altres dos no es poden posar en marxa.

E12 – Instal·lació d’una cinta transportadora industrial:

Al prémer el marxa es posa en funcionament una cinta transportadora sempre que es detecti peça.

Quan la peça arriba a tocar un final de cursa, es para la cinta i s’engega un mecanisme. Al cap de 20


75

segons, es para el mecanisme i l’operari traurà la peça i en posarà una de nova per tornar a començar

el cicle.

13 – Instal·lació d’un motor amb arrencament Estrella-Triangle manual:

Per mitjà d’un botó de parada i dos de marxa, es farà arrancar un motor trifàsic amb

l’arrencador Estrella-Triangle. Primer el motor ha d’engegar-se en Estrella i després prement el

segon marxa passarà a Triangle.

14 – Instal·lació d’un motor amb arrencament Estrella-Triangle temporitzat:

Per mitjà d’un botó de parada i un de marxa, es farà arrancar un motor trifàsic amb l’arrencador

Estrella-Triangle. Primer el motor ha d’engegar-se en Estrella i després d’uns segons, es passarà

automàticament a Triangle.

15 – Instal·lació d’un motor amb Estrella-Triangle i possibilitat d’inversió:

Per mitjà d’un botó de parada i dos de marxa, es farà arrancar un motor trifàsic amb

l’arrencador Estrella-Triangle, fent que tingui possibilitat de canviar el sentit de gir. Els dos

botons de marxa s’utilitzaran un per cada sentit de gir, i el canvi d’Estrella a Triangle en cada

sentit es farà automàticament.

16 – Instal·lació d’un motor tipus Dahlander:

Es tracta d’instal·lar un motor de dues velocitats Dahlander. Disposarem d’una botonera amb un

botó de parada i dos de marxa. Un marxa posarà en funciona-ment la velocitat lenta, i l’altre

posarà en funcionament la velocitat ràpida. Es pot fer passant per la parada o sense passar-hi.


76

17 – Instal·lació d’un element de càrrega:

Disposem de un sistema amb quatre marxes i una parada per engegar M1 i M2.

Si volem posar en marxa la cinta (M1), aquesta anirà a un costat o a l’altre segons el marxa que

premem, però si la peça ja és a la dreta, el sentit de gir a dretes no funcionarà, i si la peça ja és

a l’esquerra, el sentit a esquerres no funcionarà. Els finals de cursa serviran també per parar la

cinta quan la peça arribi al seu lloc.

Si volem posar en marxa el cable, només ho podrem fer amb la cinta parada i amb un dels finals

de cursa accionat.

Documents

02.M1 UF1 Robótica - Nocions Teòriques d'Electricitat