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7/23/2019 CD-2595 22222.pdf
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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA YELECTRNICA
AUTOMATIZACIN DEL TABLERO DE CONTROL DELLABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS DE LA ESCUELA
POLITCNICA NACIONAL
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIEROELCTRICO
BYRON GUSTAVO NIETO [email protected]
DIRECTOR: Ing. Luis Tapia, [email protected]
Quito, diciembre 2009
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i
DECLARACIN
Yo, Byron Gustavo Nieto Sandoval, declaro bajo juramento que el trabajo aqu
descrito es de mi autora; que no ha sido previamente presentada para ningn
grado o calificacin profesional; y, que he consultado las referencias
bibliogrficas que se incluyen en este documento.
A travs de la presente declaracin cedo mis derechos de propiedad intelectual
correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segn lo
establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.
_____________________________Byron Gustavo Nieto Sandoval
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CERTIFICACIN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Byron Gustavo Nieto
Sandoval, bajo mi supervisin.
________________________
Ing. MSc. Luis Tapia
DIRECTOR DEL PROYECTO
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AGRADECIMIENTO
A Dios, por darme la vida y la oportunidad de superarme para el bien de mi
familia.
A mi esposa Diana, por su paciencia, comprensin y amor.
A mis padres, Carmen y Guillermo por ser digno ejemplo de constancia y
superacin.
A mi hermana Wendy por su cario y apoyo.
De forma especial, al director de este proyecto, Ing. MSc. Luis Tapia, a quien
admiro mucho y respeto.
A la Escuela Politcnica Nacional, por desarrollar mi carcter de superacin y
valor para cumplir mis objetivos.
A los profesores que intervinieron en mi formacin acadmica.
A todos mis amigos.
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DEDICATORIA
A Dios porque le debo mi vida y a mi hijo Alexis, por ser inspiracin y alegra.
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CONTENIDO
CAPTULO 1. GENERALIDADES ..................................................................... 6
1.1 INTRODUCCIN ................................................................................................................ 6
1.2 OBJETIVOS ........................................................................................................................ 7
1.2.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................................. 7
1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS ......................................................................................... 7
1.3 ALCANCE............................................................................................................................ 7
CAPTULO 2. CONDICIONES ACTUALES DEL LABORATORIO ................... 9
2.1 IDENTIFICACIN DE EQUIPOS ........................................................................................ 92.1.1 LEVANTAMIENTO ........................................................................................................ 9
2.1.1.1. Cuarto de Mquinas .............................................................................................. 10
2.1.1.2 Mesas de Trabajo ................................................................................................... 10
2.1.1.3 Tablero Elctrico ..................................................................................................... 12
2.2 DEFINICIN DEL ESQUEMA ELCTRICO ACTUAL DEL LABORATORIO DE
MQUINAS ELCTRICAS .......................................................................................................... 16
2.2.1 DESCRIPCIN DEL TABLERO ................................................................................. 16
2.2.2 DIAGNSTICO ........................................................................................................... 202.2.2.1 Cuarto de Mquinas ............................................................................................... 20
2.2.2.2 Mesas de Trabajo ................................................................................................... 26
2.2.2.3 Tablero Elctrico ..................................................................................................... 26
2.2.2.4 Puesta a Tierra del Laboratorio .............................................................................. 31
2.3 REALIZACIN DE PLANOS PARA ESQUEMAS Y DISPOSICIN DE EQUIPOS ............. 31
CAPTULO 3. DISEO DE UN NUEVO TABLERO ELCTRICO................... 32
3.1 DISEO DEL DIAGRAMA DE FUERZA ........................................................................... 32
3.1.1 BARRAS PRINCIPALES DE ALTERNA ..................................................................... 34
3.1.2 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE CONTINUO FIJO ...................................... 34
3.1.3 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE ALTERNO VARIABLE .............................. 35
3.1.4 BARRAS PRINCIPALES DE CONTINUA .................................................................. 35
3.1.5 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE CONTINUO VARIABLE ............................ 36
3.1.6 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE ALTERNO DE MAGNITUD Y
FRECUENCIA VARIABLE ...................................................................................................... 37
3.1.7 TERMINALES DE VOLTAJE ALTERNO FIJO EN LAS MESAS DE TRABAJO . 383.1.8 TERMINALES DE VOLTAJE CONTINUO FIJO EN LAS MESAS DE TRABAJO 38
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3.1.9 TERMINALES DE VOLTAJE A ELEGIR EN LAS MESAS DE TRABAJO . 38
3.2 DISEO DEL DIAGRAMA DE CONTROL ........................................................................ 43
3.2.1 CONTROL MEDIANTE UN SISTEMA SCADA .......................................................... 43
3.2.1.1 Acometida ............................................................................................................... 45
3.2.1.2 Rectificador Exafsico ............................................................................................ 46
3.2.1.3 Regulador de Induccin .......................................................................................... 48
3.2.1.4 Sistema Convertidor Alterna Continua ................................................................... 51
3.2.1.5 Sistema Convertidor de Frecuencia ....................................................................... 57
3.2.1.6 Seleccin de las Mesas de Trabajo........................................................................ 67
3.2.2 CONTROL MANUAL .................................................................................................. 69
3.3 DETERMINACIN DEL SISTEMA SCADA ....................................................................... 72
3.3.1 MARCO TERICO DEL SCADA ............................................................................... 72
3.3.1.1 Interface Humano Mquina ............................................................................. 72
3.3.1.2 Unidad Terminal Maestra (MTU) ......................................................................... 72
3.3.1.3 Unidad Terminal Remota (RTU) .......................................................................... 73
3.3.1.4 Sistemas de Comunicacin ................................................................................. 73
3.3.1.5 Seguridad ............................................................................................................ 74
3.3.2 DESCRIPCIN DEL SCADA..................................................................................... 74
3.3.2.1 Interface Humano Mquina ............................................................................. 74
3.3.2.2 Unidad Terminal Maestra (MTU) ......................................................................... 87
3.3.2.3 Unidad Terminal Remota (RTU) .......................................................................... 883.3.2.4 Sistemas de Comunicacin ................................................................................. 88
3.3.2.5 Seguridad ............................................................................................................ 89
3.3.3 VENTAJAS DEL SCADA ........................................................................................... 89
3.4 DISEO DE LA PUESTA A TIERRA. ............................................................................... 90
3.4.1 RESISTIVIDAD DEL SUELO ..................................................................................... 91
3.4.2 FUNDAMENTOS MATEMTICOS EMPLEADOS EN EL DISEO .......................... 92
3.4.3 DISEO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA ...................................................... 93
3.4.4 ESTUDIO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA.................................................... 953.4.5 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA ............................................................................ 98
3.5 DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS. ....................................................................... 99
3.5.1 CRITERIO UTILIZADO PARA DIMENSIONAR LOS EQUIPOS. ............................. 100
3.5.2 EQUIPOS DIMENSIONADOS .................................................................................. 105
3.6 LISTA DE MATERIALES................................................................................................. 111
3.7 DISPOSICIN FISICA DEL TABLERO Y SUS COMPONENTES ................................... 124
3.7.1 PANEL 1 ................................................................................................................. 125
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3.7.2 PANEL 2 ................................................................................................................. 127
3.7.3 PANEL 3 ................................................................................................................. 129
3.7.4 PANEL 4 ................................................................................................................. 131
3.7.5 PANEL 5 Y PANEL 6 .............................................................................................. 133
3.7.6 MDULO MVIL .................................................................................................... 136
3.8 PRESENTACIN DE PLANOS ....................................................................................... 136
3.8.1 ESQUEMAS ELCTRICOS ...................................................................................... 136
CAPTULO 4. ESTUDIO DEL PRESUPUESTO ............................................ 139
4.1 LISTA DE PRECIOS EN EL MERCADO LOCAL ............................................................ 139
4.2 DETERMINACIN DEL PRESUPUESTO ....................................................................... 140
CAPTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................... 152
5.1 CONCLUSIONES ............................................................................................................. 152
5.2 RECOMENDACIONES .................................................................................................... 157
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS .............................................................. 161
ANEXOS ........................................................................................................ 163
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RESUMEN
El proyecto presenta el diseo de un sistema automatizado para desempear
tareas de control, monitoreo y adquisicin de datos, con el objeto de dar
capacidad al laboratorio de mquinas elctricas para realizar estudios deingeniera y ayudar al desarrollo profesional de los estudiantes.
Se desarrolla el levantamiento del sistema elctrico del laboratorio para
determinar su estado de operacin, definir su funcionamiento y realizar los
planos de cableado del mismo. Mediante un diagnstico se establece que el
tablero elctrico del laboratorio por poseer equipos de tecnologa antigua y
mltiples puntos de conexin es vulnerable a fallas en su operacin, quedando
expuesta la inhabilitacin del control de los equipos en el cuarto de mquinas y
la interrupcin en la realizacin de las prcticas de laboratorio.
A continuacin se realiza el diseo para la implementacin de nueva tecnologa
en el tablero considerando la utilizacin de dos sistemas independientes, un
sistema de control automtico que tiene las caractersticas de un sistema
SCADA y un control manual para utilizarse en caso de contingencia del sistema
automatizado, permitiendo brindar un servicio continuo en el laboratorio.
Esta considerado el estudio de un sistema de puesta a tierra para la seguridad
de las personas en el laboratorio y la operacin de los equipos en el mismo.
Adicionalmente, se incluye un esquema para la ubicacin de los equipos en el
tablero elctrico propuesto, considerando dimensiones reales y requerimientos
establecidos por fabricantes. Las dimensiones de los paneles considerados
corresponden a las del tablero actual, debido a que poseen caractersticas
mecnicas apropiadas y se plantea la reutilizacin de los mismos.
Una vez diseado el nuevo sistema se procede a enlistar las especificaciones
tcnicas del material elctrico y electrnico para la implementacin del
proyecto, cabe sealar que los datos descritos no estn especificados para un
fabricante en particular, sino para exponerse en un concurso donde la mejor
opcin tcnica y econmica gane.
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PRESENTACION
El presente proyecto se ha realizado en cinco captulos que desarrollan los
siguientes temas:
Capitulo 1, contiene introduccin, objetivos y alcance del proyecto.
Capitulo 2, presenta el levantamiento de los equipos para identificar sus
especificaciones tcnicas y analizar el estado en el que se encuentran.
Adems, se presenta mediante planos los diagramas de fuerza y alambrado
para los paneles que conforman el tablero elctrico actual del laboratorio.
Capitulo 3, se determina el diagrama de fuerza, la lgica como debera operar
el circuito de control, los requerimientos de un sistema SCADA para el
laboratorio, el estudio de un sistema de puesta a tierra y los datos tcnicos de
los equipos que formaran parte del nuevo tablero elctrico incluyendo su
disposicin fsica en el mismo.
Capitulo 4, se realiza una cotizacin de los equipos en el mercado local y se
define el presupuesto necesario para la implementacin del nuevo sistema en
el laboratorio.
Capitulo 5, conclusiones y recomendaciones.
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CAPTULO 1
GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIN
Debido al alto desarrollo tecnolgico en el campo elctrico de control y
automatizacin, este proyecto disea un nuevo tablero elctrico en el
Laboratorio de Mquinas Elctricas, para brindar seguridad a las personas
encargadas de su operacin y mantenimiento, a los equipos, al propio tablero
por la inversin que representa y para desarrollar un ambiente de investigacin
en el mismo.
El nuevo diseo se fundamenta principalmente en los esquemas actuales del
tablero elctrico y del aula de mquinas relacionado con el mismo, tomando en
cuenta las condiciones que deben cumplir los equipos para un funcionamiento
adecuado que no disminuya su vida til.
Debido a que no se dispone de planos con los esquemas utilizados en la
implementacin del tablero actual, ni informacin de las variantes que ha tenido
este hasta la actualidad. Se ha visto la necesidad de seguir detenidamente
todos los cables en el tablero y los que enlazan este con el aula de mquinas,
para obtener diagramas donde se especifica el cableado actual del sistema y
que puedan servir para el mantenimiento de los equipos.
El nuevo diseo de control ha sido desarrollado en un software que permite
vincular el sistema con un simulador para comprobar la operacin normal del
tablero y la operacin errnea, en la cual se ha provisto de acciones para
corregirla.
El sistema SCADA planteado se encargar de enlazar los PLCs y el operador
del tablero cumpliendo con el control a distancia, el intercambio apropiado deinformacin y la visualizacin total del mismo utilizando para este fin enlaces
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HMI. Atendiendo de esta manera los problemas ms usuales que tiene el
tablero actual, como: la operacin inadecuada, el acceso de personas no
autorizadas a los equipos, la no identificacin en la activacin de sus
protecciones y reemplazando la tecnologa antigua utilizada para el control en
el tablero.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Disear el sistema de control automtico para el tablero de control en el
laboratorio de mquinas elctricas con equipamiento disponible en el
mercado local, para la integracin de los procesos de medicin,
proteccin, control y monitoreo.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS
Elaborar los planos elctricos del sistema empleado en el laboratorio de
mquinas elctricas.
Disear el sistema de control automtico que permita la operacin
confiable y segura de las instalaciones elctricas de laboratorio de
mquinas elctricas.
Proponer la implementacin de un nuevo tablero elctrico que permita la
automatizacin del sistema elctrico del laboratorio.
Disear un sistema SCADA, que permita realizar labores de control,
supervisin y adquisicin de datos.
1.3 ALCANCE
Este trabajo presenta el diseo de un nuevo tablero elctrico en el laboratorio,destacando el planteamiento de un control automtico del mismo. Se toma
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como referencia la comprensin del funcionamiento correcto del tablero actual,
considerando los siguientes aspectos:
Identificacin de equipos en el tablero de control y el cuarto de mquinas
del laboratorio.
Investigacin detallada del esquema elctrico actual, con lo que se
determina la relacin de cada panel con los equipos en el aula de
mquinas, adems del tipo de relacin entre cada uno de los elementos.
Diagnosticar los paneles y equipos determinando los que estn fuera de
operacin y los que estn obsoletos.
El estudio de la automatizacin del tablero atender factores de diseo muyimportantes como:
Utilizar un mando remoto con el cual se tenga acceso al tablero elctrico desde
las mesas de trabajo, facilitando las tareas de operacin y supervisin al
usuario. Y mantener un sistema SCADA econmicamente viable ya que las
dimensiones fsicas del laboratorio impiden utilizar un protocolo de
comunicacin sofisticado.
Entonces se determinar un estudio del sistema considerando la configuracin,
estructura e integracin de los componentes, parte lgica y fsica del sistema,
que permitir el funcionamiento de las distintas partes del laboratorio como
nico sistema funcional.
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CAPTULO 2
CONDICIONES ACTUALES DEL LABORATORIO
En este captulo se realiza el levantamiento de los equipos para identificar sus
especificaciones tcnicas y analizar el estado en el que se encuentran, donde
se justifica el reemplazo del tablero elctrico actual y la utilizacin de los
equipos del cuarto de mquinas y de las mesas de trabajo en el nuevo diseo.
Se determinan los diagramas de fuerza y alambrado para los paneles que
conforman el tablero elctrico principal y para los tableros en cada mesa detrabajo, aporte fundamental para el laboratorio con el que se puede establecer
mantenimientos peridicos en el laboratorio.
2.1 IDENTIFICACIN DE EQUIPOS
2.1.1 LEVANTAMIENTO
El levantamiento se realiza con el objeto de recopilar las especificaciones
tcnicas de los equipos y mquinas en el laboratorio. Para una mejor
comprensin, estos se separan en los siguientes grupos:
Cuarto de Mquinas.
Mesas de Trabajo.
Tablero Elctrico.
A continuacin se presenta un resumen de los equipos en el laboratorio
indicando el estado de funcionamiento y ubicacin, el detalle de datos de placa,
representacin grfica y la designacin utilizada en los planos se encuentran
en el ANEXO 1.
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2.1.1.1. Cuarto de Mquinas
Los equipos y las mquinas que trabajan con el tablero elctrico del laboratorio
se encuentran ubicados en el cuarto posterior a este, se utilizan para generar el
voltaje que alimentan las mquinas de las mesas de trabajo en las prcticas de
laboratorio y los trabajos para la industria.
El estado de los equipos se encuentra en la Tabla 2.1, donde se clasifican de
acuerdo al panel del que son controlados.
TABLA 2.1PANEL EQUIPO ESTADO
Panel 2 Rectificador Exafsico Onda Completa Operacin NormalRegulador de Induccin Operacin Normal
Panel 3 Motor de Ventilador Operacin Normal
Motor Regulacin de Voltaje Operacin Normal
Panel 4 Rectificador de Semiconductores Operacin NormalMotor 3Induccin Operacin Normal
Generador de Corriente Continua Fuera de Operacin
Motor de Corriente Continua Fuera de Operacin
Generador Sincrnico 3 Fuera de OperacinMotor de Ventilador Motor C.C. Operacin Normal
Panel 5 Motor de Ventilador Generador Sinc. Operacin NormalRestato R 5.1 - Generador C.C. Operacin Normal
Restato R 5.2 - Generador C.C. Operacin NormalRestato R 5.3 - Motor C.C. Fuera de Operacin
Restato R 5.4 - Generador Sinc. Operacin Normal
Restato R 5.5 - Generador Sinc. Operacin Normal
Motor 3Induccin Operacin Normal
Panel 6 Generador de Corriente Continua Operacin NormalRestato R 6.1 - Generador C.C. Operacin NormalRestato R 6.2 - Generador C.C. Operacin Normal
2.1.1.2 Mesas de Trabajo
En este grupo se encuentran los equipos localizados en las mesas de trabajo
del laboratorio, estos son desmontables y se energizan a travs del tablero con
el tipo de voltaje que el operador elija para su funcionamiento.
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Estas mquinas son utilizadas para realizar las prcticas de laboratorio por los
estudiantes de las carreras de ingeniera elctrica, electrnica, mecnica y
tecnologa. En la Tabla 2.2 se especifica el estado de operacin de las
mquinas y las mesas donde estn ubicadas.
TABLA 2.2MESA EQUIPO ESTADO
MESA 1 Generador de C.C. Operacin Normal
Motor de C.C. Operacin Normal
MESA 2 Motor de Repulsin Operacin Normal
MESA 3 Generador de Corriente Alterna Operacin NormalMotor 3Induccin Operacin Normal
MESA 4 Generador de Corriente Alterna Operacin NormalMotor 3Induccin Operacin Normal
MESA 5 Generador de C.C. Operacin NormalMotor de C.C. Operacin Normal
MESA 7 Generador de C.C. Operacin NormalMotor de C.C. Operacin Normal
MESA 8 Generador de Corriente Alterna Operacin NormalMotor de C.C. Operacin NormalGenerador de C.C. Operacin Normal
MESA 9 Generador de C.C. Operacin NormalMotor 3Induccin Operacin Normal
MESA 10 Motor de C.C. Operacin NormalDinammetro Operacin NormalGenerador Tacomtrico Operacin Normal
MESA 11 Motor 3Induccin Fuera de Operacin
MESA 12 Mquina de C.C. HAMPDEN Operacin NormalMESA 15 Motor 3Induccin Operacin NormalDinammetro Operacin NormalGenerador Tacomtrico Operacin NormalMotor 3Induccin HAMPDEN (2) Operacin Normal
MOTOR Motor 3Induccin SIEMENS Operacin NormalDE Motor de C.C. RELIANCE (2) Operacin Normal
MDULO Motor 3Induccin RELIANCE (3) Operacin NormalMotor de C.C. HAMPDEN (2) Operacin Normal
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2.1.1.3 Tablero Elctrico
Los dispositivos que forman parte del tablero y en operacin conjunta logran el
funcionamiento del mismo se detallan en la Tabla 2.3, donde se especifica su
ubicacin, el estado de funcionamiento y el nombre designado en su
implementacin.
TABLA 2.3PANEL EQUIPO ESTADO DESIGNACIN
Ampermetro AC Operacin Normal 1g1, 1g2, 1g3Barras de Fuerza 30x5 Operacin Normal
Panel 1 Breaker 30A Operacin Normal 1e1 hasta 1e19Interruptor GiratorioPACCO 3 Polos Operacin Normal 1a1 hasta 1a24Transformador Corriente100/5 Operacin Normal 1f1, 1f2, 1f3Ampermetro DC Operacin Normal 2g1, 2g2Barras de Fuerza 25x5 Operacin Normal
Panel 2 Bases Portafusible Operacin Normal 2e1 hasta 2e24Cartucho Fusible 35A Operacin Normal 2e1 hasta 2e24Interruptor Giratorio Operacin Normal 2a1 hasta 2a24
Ampermetro AC Operacin Normal 3g4, 3g5, 3g6Voltmetro AC Operacin Normal 3g3Voltmetro DC Operacin Normal 3g1, 3g2Bases Portafusible Operacin Normal 3e2, 3e3, 3e4Cartucho Fusible Operacin Normal 3e2, 3e3, 3e5Breaker 6A Operacin Normal 3a5, 3a6Disyuntor No. G 9717 Operacin Normal 3a1, 3a3, 3a4
Panel 3 Disyuntor No. G 9719 Operacin Normal 3a2Contactor 3NO. 1NO. 1NC Operacin Normal 3c1, 3c2
Rel Trmico 1-2A Operacin Normal 3e1Contactor 3NO. 1NO. 4NC Operacin Normal 3d1, 3d2Guardamotor 0.35 - 0.5 A Operacin Normal 3a6Guardamotor 1.5 - 2 A Operacin Normal 3a5Transformador Corriente100/5 Operacin Normal 3f1, 3f2, 3f3Interrruptor PACCON959Smd Operacin Normal
3b1, 3b2, 3b3,3b4
Interrruptor PACCON1004-4 Operacin Normal 3b6
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Ampermetros AC Operacin Normal 4g1, 4g2, 4g3Voltmetro AC Operacin Normal 4g4Voltmetro DC Operacin Normal 4g5, 4g7
Ampermetro DC Operacin Normal 4g8Ampermetro DC Operacin Normal 4g6Interrruptor PACCON959Sm Operacin Normal 4b5Interrruptor PACCON959Smd Operacin Normal 4b2, 4b3, 4b4Interrruptor PACCON1004-4 Operacin Normal 4b1Disyuntor S 30570324 Operacin Normal 4a1Transformador Corriente400/5 Operacin Normal 4f1, 4f2, 4f3
Panel 4 Disyuntor No. G 9717 Inhabilitado 4a2Disyuntor No. G 9719 Inhabilitado 4a3Barras de Fuerza 40x5 Operacin NormalBarras de DC panel 5 y 6 Operacin NormalFusible Limitador Operacin Normal 4f3Breaker 6A Operacin Normal 4a4, 4a5, 4a6Bases Portafusible Operacin Normal 4e1 hasta 4e6Cartucho Fusible Operacin Normal 4e1 hasta 4e6Contactor 3NO. 2NO. 3NC Operacin Normal 4c1Rel Trmico 13A Operacin Normal 4c1Contactor 3NO. 1NC Operacin Normal 4d3Contactor 3NO. 1NO. 4NC Operacin Normal 4d1, 4d2Rele Biestable Operacin Normal 4d4Ampermetro AC Operacin Normal 5g1, 5g2, 5g3Ampermetro AC Operacin Normal 5g6Voltmetro AC Operacin Normal 5g4Frecuencmetro Operacin Normal 5g5Ampermetro DC Operacin Normal 5g7, 5g8, 5g9
Interruptor PACCON1000-3 Operacin Normal 5b2, 5b3, 5b4Interruptor PACCON959Smd Operacin Normal 5b9
Panel 5Interruptor PACCON959Sm Operacin Normal 5b6, 5b7, 5b8Interruptor PACCON959Sm NS604 Operacin Normal 5b5Interruptor PACCON1004-4 Operacin Normal 5b1Disyuntor No. G 9718 Operacin Normal 5a2Arranque Y - D. Termico
60-100 A Operacin Normal 5u1Contactor 2NO. 2NO. 2NC Operacin Normal 5c1, 5c9, 5c6
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Contactor 3NO. 1NC Operacin Normal5c2 hasta 5c5,5c7, 5c8, 5c10,
5c11, 5c12, 5c13Rel Trmico 0.25-0.5A Operacin Normal 5e15, 5e16, 5e17
Fusibles NH Operacin Normal
5e9-1, 5e9-2,
5e9-3Amplificador Biestable Operacin Normal 5g5aRel Biestable Operacin Normal 5d2, 5d6
Panel 5 Contactor 3NO. 1NO. 4NC Operacin Normal5d1, 5d3, 5d4,
5d5, 5c6aGuardamotor 1-1.5 A Operacin Normal 5a4, 5a5Transformador Corriente100/5 Operacin Normal 5f1, 5f2, 5f3, 5f4Breaker 6A Operacin Normal 5a3
Bases Portafusible Operacin Normal
5e4, 5e5, 5e6,
5e7, 5e8, 5e10
Cartucho Fusible Operacin Normal5e4, 5e5, 5e6,5e7, 5e8, 5e10
Ampermetro AC Operacin Normal 6g1Ampermetro DC Operacin Normal 6g3Voltmetro AC Operacin Normal 6g4Ampermetro DC Operacin Normal 6g2Interruptor PACCON1000-3 Operacin Normal 6b4Interruptor PACCON959Smd Operacin Normal 6b2Interruptor PACCON959Sm Operacin Normal 6b3Interruptor PACCON959Sm NS604 Operacin Normal 6b1Disyuntor No. G 9719 Operacin Normal 6a1
Panel 6
Arranque Y - D. Termico60-100 A Operacin Normal 6u1Contactor 2NO. 2NO. 2NC Operacin Normal 6c1
Contactor 3NO. 1NC Operacin Normal6c2, 6c3, 6c4,
6c5
Rel Trmico 0.25-0.5A Operacin Normal 6e1Rel Biestable Operacin Normal 6d2
Contactor 3NO. 1NO. 4NC Operacin Normal6d1, 6d1a, 6d3,
6c1aTransformador deCorriente 100/5 Operacin Normal 6f1Breaker 6A Operacin Normal 6a2
Bases Portafusible Operacin Normal6e3, 6e4, 6e5,
6e6
Cartucho Fusible Operacin Normal
6e3, 6e4, 6e5,
6e6
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Ampermetro AC Fuera de Operacin 7g1, 7g2, 7g3Voltmetro AC Fuera de Operacin 7g4Frecuencmetro Fuera de Operacin 7g5Ampermetro DC Fuera de Operacin 7b7
Voltmetro AC Fuera de Operacin 7g62 Frecuencmetro Fuera de Operacin 7g7Secuencmetro de Fases Fuera de Operacin 7g8Interrruptor PACCON1004-4 Fuera de Operacin 7b7Interrruptor PACCON1002-4 Fuera de Operacin 7g6
Panel 7Interrruptor PACCON1002-6 Fuera de Operacin 7b4Interrruptor PACCON1000-2B3 Fuera de Operacin 7b3, 7b5Interrruptor PACCON959Smd Fuera de Operacin 7b1Interrruptor PACCON959Sm Fuera de Operacin 7b2Disyuntor No. G 9718 Fuera de Operacin 7a1Contactor 2NO. 2NO. 2NC Fuera de Operacin 7c1, 7c2, 7c3Contactor 3NO. 1NO. 4NC Fuera de Operacin 7d1Transformador deCorriente 100/5 Fuera de Operacin
7f1-1, 7f1-2, 7f1-3
Breaker 6A Fuera de Operacin 7a2Bases Portafusible Fuera de Operacin
7e1, 7e2, 7e3,7e4
Cartucho Fusible Fuera de Operacin7e1, 7e2, 7e3,
7e4Amplificador Biestable Fuera de Operacin 7RP1Bases Portafusible Operacin Normal 8e1, 8e2, 8e3,
8e4Cartucho Fusible Operacin Normal 8e1, 8e2, 8e3,
8e4Pulsador Fuera de Operacin 8b3, 8b4, 8b5,
8b6Lmpara Inhabilitado 8h1Capacitor Operacin Normal 8k1, 8k2Rel de Mercurio Operacin Normal 8d1
Panel 8 Rel Biestable Operacin Normal 8d6Rectificador Operacin Normal 8n1Amplificador Biestable Operacin Normal 8d2Rels Biestables Fuera de Operacin 8u1Bocina Operacin Normal 8h2
Transformador 220V/60V Operacin Normal 8m2Transformador 220V/220V Operacin Normal 8m1
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Rel Auxiliar Operacin Normal 9d1Panel 9 Contactor 3NO. 1NO. 4NC Operacin Normal 9d2, 9d3, 9d4,
9d5Luces Piloto Inhabilitado 9h1 hasta 9h25
Panel10
Breaker 30A Operacin Normal 10e1 hasta10e11
Interruptor GiratorioPACCO 3 Polos
Operacin Normal 10a1 hasta10a66
Panel11
Breaker 30A Operacin Normal 11e1 hasta11e11
Interruptor GiratorioPACCO 3 Polos
Operacin Normal 11a1 hasta11a66
2.2 DEFINICIN DEL ESQUEMA ELCTRICO ACTUAL DEL
LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS
2.2.1 DESCRIPCIN DEL TABLERO
El sistema elctrico del laboratorio se representa en la Figura 2.1 y 2.2, donde
se emplea smbolos grficos para identificar sus elementos principales e
interpretar rpidamente el funcionamiento del mismo.
A continuacin se define la funcin que desempea cada panel del tablero
elctrico en el laboratorio.
Panel 1:Energiza los terminales de voltaje alterno fijo en las mesas de
trabajo.
Panel 2:Energiza los terminales de voltaje continuo fijo en las mesas detrabajo.
Panel 3: Energiza el rectificador exafsico para obtener el voltaje
continuo en el panel 2 y opera el regulador de induccin para transmitir
el voltaje generado a los paneles 10 y 11.
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Panel 4: Energiza el tablero mediante la acometida y opera el
rectificador de semiconductores para suministrar corriente continua a los
paneles 5 y 6.
Panel 5: Controla el sistema convertidor de frecuencia y permite
transmitir el voltaje generado hacia los paneles 10 y 11, considerando
para el funcionamiento de este panel el orden tcnico detallado en el
diagnstico.
Panel 6: Controla el grupo motor generador y transmite el voltaje
generado hacia los paneles 10 y 11, siguiendo el orden tcnico indicado
en el diagnstico.
Panel 8:Energiza el mando que controla el funcionamiento del tablero.
Panel 7 y 9: No tienen aplicacin en el laboratorio, sin embargo su
sistema de control est enlazado con los paneles 3, 4, 5, 6 y 8.
Panel 10:Energiza los terminales de voltaje a elegir desde la mesa 1
hasta la mesa 12 de trabajo, con los voltajes generados en los paneles
3, 5 y 6.
Panel 11:Energiza los terminales de voltaje a elegir desde la mesa 13
hasta la mesa 16 de trabajo, con los voltajes generados en los paneles
3, 5 y 6.
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M
G
M
G
R1
R2
T1
T2
Rx
CF2
CF4
CF3
CF5
CF1
Acometida
Figura 2.1. Paneles 1, 2, 3, 4 y 5.
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M
G
MG1
MG2
MG3
G
Figura 2.2. Paneles 6, 7, 8, 9, 10 y 11.
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2.2.2 DIAGNSTICO
Una vez identificado el estado de operacin de los equipos y mquinas en el
laboratorio, se determina el funcionamiento en conjunto del sistema mediante
un anlisis donde se detallan los aspectos fundamentales de operacin que se
deben tomar en cuenta para el nuevo diseo.
2.2.2.1 Cuarto de Mquinas
Para determinar la conveniencia de utilizar estos equipos en el nuevo diseo,
se procede a dar un diagnstico de los mismos, indicando su modo de
funcionamiento, el estado en el que se encuentran y aspectos que se deben
considerar para mejorar su funcionamiento y alargar su vida til.
Rectificador Exafsico
El Rectificador Exafsico de Onda Completa proporciona voltaje continuo, se
energiza a travs de una red trifsica de corriente alterna y a su salida se
obtiene 2 circuitos de 115V cada uno. Este equipo despus de recibir un
mantenimiento apropiado en marzo del 2009 se encuentra en estado de
operacin normal, siendo empleado en las prcticas del laboratorio
actualmente.
Cabe mencionar que este rectificador est compuesto por 12 diodos, utilizando
6 en cada circuito de salida, debido a fallas producidas en aos anteriores
algunos de estos diodos han sido reemplazados por otros de similarescaractersticas.
El circuito de entrada del rectificador est protegido por un disyuntor, sirviendo
de proteccin contra cortocircuitos y sobrecargas. Problemas como la prdida
de fase, bajo voltaje y sobre voltaje no son apreciados en el tablero actual.
Estos aspectos se deben considerar en el nuevo diseo, debido a que causan
que el aislamiento de los bobinados del transformador trifsico interno se
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deteriore y que el voltaje en uno de los circuitos a la salida disminuya,
provocando el mal funcionamiento de los motores que esta abasteciendo.
El circuito de salida tiene proteccin contra sobrecargas y cortocircuitos, sin
embargo el disparo de los disyuntores en la entrada y la salida del rectificador
no se visualiza en el tablero, lo que provoca confusin al operador.
Regulador de induccin
Este equipo suministra voltaje alterno de magnitud variable. Para energizar el
regulador de induccin deben estar activados los guardamotores del ventilador
y del motor de regulacin de voltaje. En el tablero actual estos guardamotores
se pueden desactivar manualmente por equivocacin, causando que el circuito
de control del tablero para energizar el regulador no se habilite y que este
equipo no pueda ser utilizado para realizar prcticas de laboratorio.
El rango en el que varia el voltaje en los terminales de salida es de 0 a 506V, la
variacin del nivel de voltaje se realiza desde el tablero con un selector, este
permite invertir el sentido de giro del motor y establecer de esta manera un
nivel de voltaje inexacto para el usuario. Para evitar este error cuya magnitud
depende de la destreza del operador, en el nuevo diseo se sugiere establecer
un mtodo para fijar un nivel de voltaje exacto.
El Regulador de Induccin, su sistema de ventilacin y de regulacin de voltaje
se encuentra operando normalmente, activndose cuando se los requiere sin
presentar anomalas en su operacin. El servicio que presta este conjunto demquinas no es permanente, estableciendo que el aislamiento nunca llegue a
su temperatura mxima y su vida til no disminuya.
Los circuitos de entrada y salida tienen proteccin de sobrecarga y cortocircuito
cada uno, sin embargo el disparo de estos dispositivos no se visualiza en el
tablero y adems no se toma en cuenta acciones para evitar sobres y bajos
voltajes y la prdida de fases en la entrada del regulador.
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Rectificador de Semiconductores
El Rectificador de Semiconductores se utiliza para suministrar corriente
continua al estator de los generadores de C.C., estator del motor de CC., y el
campo del generador sincrnico 3.
En la actualidad si se energiza mediante una red trifsica de corriente alterna a
este equipo se obtiene en sus bornes de salida un voltaje de 230V. El estado
de operacin del rectificador es normal y est apto para ser considerado en el
nuevo diseo.
El circuito de entrada est protegido contra cortocircuitos mediante fusibles, se
debe tomar en cuenta que al quemarse este dispositivo la reposicin de un
nuevo fusible no es instantnea y representa un costo extra. Entonces para el
nuevo diseo se consideran breakers, los mismos que en caso de disparo
alertarn al operador y fcilmente se pueden volver a su estado original.
El rectificador no tiene proteccin contra prdida de fase y para sobre o bajo
voltaje, cuando se presentan estas fallas el voltaje en sus bornes de salida
disminuye y el aislamiento del transformador interno se deteriora, reduciendo
su vida til.
Sistema Convertidor Alterna - Continua
La funcin de este grupo es generar voltaje continuo en un rango de 0 a 300V,
para este propsito se utiliza un motor 3 de induccin que est acopladomecnicamente con el rotor del generador de C.C., dando el torque mecnico
necesario para abastecer la carga que se conecta al generador.
Para poner en operacin este grupo se debe verificar la presencia de voltaje
alterno y voltaje continuo, a continuacin se debe poner en marcha el motor 3
de induccin y una vez finalizado su arranque Y D se procede a ingresar el
circuito de campo. Este circuito de campo es el encargado de controlar el nivelde voltaje requerido y es alimentado a travs del rectificador de
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semiconductores. Por ltimo se cierra el disyuntor para transferir la corriente
generada a los paneles 10 y 11.
La corriente continua que alimenta el estator (devanado de campo) se regula a
travs de los restatos R6.1 y R6.2 con maniobras de su selector en el tablero
de control que permiten cambiar el sentido de giro de los motores que los
comandan.
El motor 3de induccin y el generador de corriente continua que pertenecen
a este grupo se encuentran trabajando de forma normal. Cabe sealar que se
realizaron labores de mantenimiento en marzo del 2009, dentro de las cuales
se procedi a alinear el grupo y realizar un ajuste de pernos y tuercas en el
acoplamiento mecnico que une el motor y el generador.
Los dos restatos que trabajan con este grupo tienen un funcionamiento
normal, cumpliendo con regular la corriente que llega al estator del generador.
Los elementos auxiliares de mando (finales de carrera) que se utilizan para
interrumpir el giro de los restatos al llegar a su lmite de posicin, cumplen con
activar rpidamente los contactos normalmente abierto y cerrado, cabe
mencionar que para desconectar el motor que controla el giro del restato en el
sistema actual se considera solamente el contacto normalmente cerrado.
El motor trifsico de induccin est protegido contra cortocircuito y sobrecarga,
sin embargo el sistema de proteccin actual no considera la prdida de una de
las fases causada por eventos como un falso contacto en un punto de
conexin, la falla interna del contactor o la apertura de un fusible.
Adems en el circuito que energiza el motor de induccin, no se toman en
cuenta acciones para contrarrestar problemas por bajo voltaje o sobre voltaje
causado por maniobras en el laboratorio debido a conexin y desconexin de
motores y transformadores.
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El circuito de salida del generador de corriente continua tiene un disyuntor, para
proteger de cortocircuito y sobrecarga, el disparo de este equipo no se alerta
en el tablero actual causando problemas en la operacin.
La solucin de estos inconvenientes se debe considerar en el nuevo diseo,
para prolongar la vida til de este grupo y facilitar la ubicacin del equipo de
proteccin que se dispar para despejar la falla y poder continuar la realizacin
de la prctica de laboratorio
Sistema Convertidor de Frecuencia
Este sistema se encarga de entregar una seal de voltaje alterno a las mesas
de trabajo en los terminales de voltaje a elegir, cuya magnitud puede variar en
el rango de 0 a 230V y su frecuencia de 15 a 100 Hz, utilizando para este fin la
corriente alterna desde la acometida y la corriente continua del rectificador de
semiconductores.
El sistema est conformado por los siguientes grupos:
Motor 3de induccin - Generador de corriente continua.
Motor de corriente continua - Generador sincrnico 3.
El motor 3de induccin que tiene un arranque Y D, proporciona el torque
mecnico que hace girar el rotor del generador de C.C., es decir, cumple la
funcin de una turbina.
El estator (devanado de campo) del generador de C.C., es alimentado por
corriente continua mediante excitacin separada para producir un campo
magntico en el entrehierro, este campo se regula mediante los restatos R5.1
y R5.2 permitiendo variar el voltaje en los terminales de dicho generador.
El motor de C.C. cumple la funcin de una turbina para el rotor del generador
sincrnico. La armadura de este motor se encuentra alimentada por el
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generador de C.C. y su devanado de campo mediante el rectificador de
semiconductores, este campo se regula mediante el restato R5.5.
El generador sincrnico 3se encarga de generar una seal de voltaje, la cual
podemos variar en amplitud regulando la corriente de campo en el rotor
mediante los restatos R5.3 y R5.4. y su frecuencia es determinada por la
velocidad del motor de C.C.
Los restatos R5.1; R5.2; R5.3; R5.4 y R5.5 estn encargados de regular la
corriente para el campo de las mquinas, son controlados mediante motores e
interruptores de lmite (fines de carrera) que desconectan el motor cuando los
restatos llegan a su posicin lmite, permitiendo que la operacin y el control
de estos restatos no tengan inconvenientes.
El motor de corriente continua y el generador sincrnico tienen incorporados
ventiladores para su refrigeracin, los cuales cuentan con sus respectivas
protecciones y se ponen en funcionamiento simultneamente con el sistema.
Para poner en operacin este grupo se debe verificar la presencia de voltaje
alterno y voltaje continuo, a continuacin se debe ingresar la excitacin del
motor de corriente continua y posteriormente poner en marcha el motor 3de
induccin, una vez finalizado su arranque Y D se procede a ingresar el
circuito de campo del generador de corriente continua y del generador
sincrnico. Estos circuitos de campo son los encargados de controlar el nivel
de voltaje y frecuencia requerido, y son alimentados a travs del rectificador de
semiconductores, por ltimo se cierra el disyuntor para transferir la corrientegenerada a los paneles 10 y 11.
El motor 3 de induccin, los ventiladores asociados al sistema y los
acoplamientos mecnicos fsicamente estn en buen estado y tienen una
operacin normal, actualmente el sistema no se encuentra habilitado en el
laboratorio ya que los circuitos de excitacin separada para el generador de
c.c. y el motor de c.c. estn fuera de operacin.
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Canales del Cuarto de Mquinas
Se recomienda realizar la limpieza de todos los canales del cuarto de
mquinas, debido al polvo acumulado en los cables y algunos objetos slidos,
se debe tambin cambiar las estructuras de soporte de madera de los canales
as como sus piezas de acceso debido a su mal estado; cabe sealar que
durante el levantamiento e identificacin de equipos del cuarto de mquinas se
ha encontrado con estos problemas y seria de gran ayuda para futuros
mantenimientos arreglarlos, adjunto al diagnstico en la Figura 2.3, se
encuentran las disposiciones fsicas de los canales del laboratorio y cuarto de
mquinas.
2.2.2.2 Mesas de Trabajo
Todas las mesas de trabajo tienen interruptores giratorios, utilizados para
habilitar los circuitos de voltaje alterno, voltaje continuo y el voltaje a elegir
desde el tablero elctrico principal. Adems tienen un tomacorriente doble, que
est protegido por un breaker de 6A, utilizado para conectar aparatos de
medicin, analizadores, etc.
Los tableros de trabajo en las mesas actualmente se encuentran habilitados,
sus componentes se encuentran en buen estado a excepcin de los elementos
relacionados al panel 9 los cuales se encuentran fuera de operacin, es
recomendable adquirir repuestos para los interruptores tripolares y los
terminales o bornes de los paneles, adicionalmente cabe sealar que algunos
terminales de las mesas para los bornes de las mquinas se encuentran fuerade operacin o no existen, este es el caso de las mesas 4, 8 y 15.
2.2.2.3 Tablero Elctrico
El tablero elctrico principal del Laboratorio de Mquinas Elctricas fue
implementado en el ao de 1964 con recursos obtenidos mediante un convenio
entre la Escuela Politcnica Nacional y la UNESCO, actualmente tiene 45 aosde operacin y servicios principales deshabilitados como:
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Bocina de alerta y sealizacin que indique la operacin incorrecta del
tablero.
Mando mvil que permita leer parmetros elctricos en las mesas de
trabajo.
Banco de bateras que se encontraba en el aula E009 del edificio de
elctrica.
Estructura del Tablero
La estructura metlica del tablero fsicamente se encuentra en buen estado,
est compuesta por 11 paneles y tiene los soportes necesarios para resistir
esfuerzos mecnicos exigidos al operar el tablero.
Presenta una disposicin adecuada para el cableado de fuerza y control,
permitiendo el acceso a las borneras inferiores mediante los canales del
laboratorio.
Cableado del Tablero
El cableado al interior de los paneles permite el funcionamiento adecuado del
tablero. Los cables de control y fuerza estn fsicamente separados, excepto
los cables para ventiladores, motores de restatos, circuitos de campo y el
rectificador de semiconductores en los cuales su disposicin es la misma, sin
que esto afecte el funcionamiento del tablero.
Adicional al cableado interior se encuentran mangueras de conexin entrepaneles, conexin tablero mesas y conexin tablero cuarto de mquinas,
las especificaciones tcnicas, su ubicacin y las pruebas de aislamiento
realizadas se encuentran adjuntas al presente documento (Ver Anexo 2).
Considerando la norma ITC BT 19, que establece que los valores de
resistencia de aislamiento correctos son mayores o iguales a 0.5M para
voltajes de servicio menores a 500V, cuando se aplica un voltaje de ensayo de500V, se determina que las mangueras utilizadas para el cableado no
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presentan alteraciones en su aislamiento, su operacin es normal y son
adecuadas para ser utilizadas en el nuevo diseo ya que pueden soportar los
voltajes aplicados en el laboratorio, no aumentan el riesgo de cortocircuitos y
garantizan el funcionamiento normal de los equipos.
Elementos del Tablero
El estado de los diferentes elementos de los paneles del tablero se encuentra
especificado en el Anexo 1, cabe sealar que debido a su largo periodo de
operacin se encuentran deteriorados y en algunos casos ya estn
descompuestos. Sin embargo la mayora de elementos se encuentran
trabajando de forma normal, pero se debe tomar en cuenta que los disyuntores
que operan dentro del tablero generan una vibracin considerable el momento
de cierre o apertura de sus contactos, por lo cual se debe realizar ajustes
peridicos en las conexiones y la limpieza de contactos de todos los elementos
de los paneles.
Los elementos del panel 7 y panel 9 se encuentran fuera de operacin debido a
que estas aplicaciones no se encuentran habilitadas actualmente en el tablero,
cabe sealar que debido al deterioro de los contactos en los elementos de
control del tablero se tienen los siguientes problemas:
La inhabilitacin de la bocina de alerta en el panel 8.
La inhabilitacin de la regulacin a pasos bajos del voltaje generado en
el panel 6.
La inhabilitacin de la regulacin a pasos bajos de la frecuenciagenerada en el panel 5.
Adems los elementos que controlan el funcionamiento del tablero estn
desactualizados, utilizan un principio electromecnico para su operacin y
debido a sus mltiples contactos y conexiones deterioradas ponen en riesgo la
realizacin de las prcticas en el laboratorio, puesto que si se deshabilita otra
aplicacin del tablero encontrar el problema y solucionarlo tomara un largoperiodo de tiempo.
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Canales del Laboratorio
Estos canales son los que contienen el cableado tablero mesas y el cableado al
laboratorio de sistemas elctricos de potencia que se encuentra fuera de
operacin.
Las tapas superiores de los canales presentan fisuras en las esquinas, su
superficie est deteriorada y en algunos casos su estructura metlica interna se
encuentra a la intemperie.
Se recomienda cambiar las tapas de acceso y realizar una limpieza completa
de los canales debido a la acumulacin de polvo y objetos slidos ubicados al
interior, cabe sealar que estos canales cuentan con el espacio suficiente para
labores de mantenimiento y futuras expansiones del laboratorio, adjunto al
diagnstico en la Figura 2.3, se encuentran las disposiciones fsicas de los
canales del laboratorio y aula de mquinas.
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Figura 2.3. Disposicin Fsica de Canales del Laboratorio
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2.2.2.4 Puesta a Tierra del Laboratorio
En el Laboratorio de Mquinas Elctricas el conductor de tierra est conectado
a las carcasas en las mquinas de las mesas de trabajo, del cuarto de
mquinas y a la estructura metlica del tablero, donde se conectan los
terminales de tierra de los transformadores de corriente y de los disyuntores.
Este conductor sale del laboratorio hacia los jardines de la facultad donde se
encuentra a la intemperie y desconectado de la puesta a tierra que habra sido
instalada en aos posteriores a este estudio.
Actualmente el laboratorio no tiene una puesta a tierra con la cual se brinde
seguridad a las personas y proteja a los equipos del laboratorio, por tanto en
este proyecto se considera el diseo de una puesta a tierra para el laboratorio.
2.3 REALIZACIN DE PLANOS PARA ESQUEMAS Y
DISPOSICIN DE EQUIPOS
Se ha realizado el levantamiento respectivo y se han definido los elementos y
conexiones encontradas durante el mismo, mediante planos se darn a
conocer los esquemas elctricos actuales de los paneles del tablero, mesas y
cuarto de mquinas ubicada en la parte posterior del laboratorio.
Los planos se encuentran en el Anexo 3, estos consisten en esquemas de
realizacin que facilitan la revisin del alambrado de los equipos, debido a que
se detallan todas las conexiones del tablero y sus elementos estn
identificados con la nomenclatura adoptada en la implementacin.
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CAPTULO 3
DISEO DE UN NUEVO TABLERO ELCTRICO
Con el fin de mejorar los servicios actuales del laboratorio y considerar nuevas
aplicaciones para trabajos de la EPN y la industria, se plantea la utilizacin de
un nuevo tablero elctrico cuyo diseo se ha desarrollado en este captulo.
El diseo del diagrama de fuerza desarrollado determina la combinacin de
maniobra que se utilizar para proteger, controlar y energizar los equipos en el
sistema automatizado. En el diseo del diagrama de control se establece lalgica del programa que se utilizara para controlar adecuadamente el sistema
en el laboratorio.
En este captulo tambin se determina los requerimientos de un sistema
SCADA (Control Supervisor y Adquisicin de datos) para el laboratorio y las
ventajas que se obtendran con su implementacin, considerando un marco
terico previo para su estudio.
Se establecen las especificaciones tcnicas de los equipos que formaran parte
del nuevo tablero elctrico, considerando el dimensionamiento de los
elementos mediante un criterio que atiende a las necesidades actuales del
laboratorio.
Cabe sealar que se presentar la disposicin fsica del tablero, los paneles
que lo conformaran y los elementos considerados para la implementacin del
mismo, tomando en cuenta las dimensiones fsicas de los equipos.
3.1 DISEO DEL DIAGRAMA DE FUERZA
Para desarrollar el diagrama de fuerza se han considerado las mesas de
trabajo en el laboratorio, los datos de placa de los equipos en el cuarto de
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mquinas (Ver Anexo 1) y la utilizacin de juegos de barras principales y
secundarias en el tablero con la siguiente distribucin:
Barras Principales
Alimentacin de voltaje alterno principal (3 barras principales, 1 barra de
neutro y 1 barra de tierra).
Campo para los sistemas alterna continua y convertidor de frecuencia
(2 barras principales).
Barras Secundarias
Voltaje alterno fijo (3 barras secundarias).
Voltaje continuo fijo (2 barras secundarias).
Voltaje alterno variable (3 barras secundarias).
Voltaje continuo variable (2 barras secundarias).
Voltaje alterno de magnitud y frecuencia variable (3 barras secundarias).
Acoplamiento de mesas de trabajo (3 barras secundarias).
Adicionalmente en el diagrama de fuerza se incluyen los elementos que se
utilizarn para medir los parmetros elctricos del sistema, estos dispositivos
de medida estarn ubicados en la parte frontal del tablero permitiendo la lectura
en sitio de las magnitudes elctricas.
Las magnitudes de los circuitos de alterna se medirn a travs de multmetros
digitales que utilizan equipos adicionales considerados en el diseo, como
transformadores de corriente por cada fase y una fuente externa para su
alimentacin.
La medicin de parmetros de continua en el sistema se realizar a travs de
voltmetros y ampermetros diseados especficamente para este propsito y
estarn ubicados en los esquemas considerando su respectiva polaridad.
El esquema del diagrama de fuerza se encuentra en el Anexo 4, a continuacin
se detallan los criterios utilizados en la realizacin del mismo.
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3.1.1 BARRAS PRINCIPALES DE ALTERNA
El ingreso de la acometida que energizar las barras principales de alterna se
realizar mediante un breaker equipado con un rel electrnico, el cual permite
obtener las funciones de proteccin bsicas, adquirir y transmitir informacin de
la acometida y permitir su apertura y cierre a distancia mediante un mando
motor. La medicin de los parmetros elctricos se realizar mediante un
multmetro digital, utilizando transformadores de corriente y fusibles para
proteccin contra cortocircuitos en ste.
La barra de tierra en el tablero a la que se conectar las puestas a tierra de los
equipos, estar acoplada mediante el conductor de tierra a la barra de tierra
localizada en el centro de distribucin de carga de la facultad.
3.1.2 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE CONTINUO FIJO
El voltaje continuo fijo se obtiene al energizar el rectificador exafsico de onda
completa ubicado en el cuarto de mquinas, utilizando un breaker equipado
con un rel termomagntico y un mando motor para su apertura y cierre a
distancia.
El circuito de salida del rectificador estar protegido contra sobrecarga y
cortocircuito a travs de un breaker equipado con un mando motor, este
permitir la energizacin de tres barras secundarias de continua en el tablero
estableciendo los siguientes voltajes en ellas:
Barra roja barra blanca = 125V.
Barra azul barra blanca = 125V.
Barra roja barra azul = 250V.
La medicin del voltaje en las barras y la corriente que circulara hacia las
mesas de trabajo se realizar mediante voltmetros y ampermetros de
continua, para su lectura en el tablero. Y para la visualizacin de las
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magnitudes elctricas en la HMI, se emplearn transductores de corriente y
voltaje.
3.1.3 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE ALTERNO VARIABLE
El voltaje alterno variable se obtiene energizando el primario del regulador de
induccin desde las barras de fuerza principales considerando un breaker
equipado con un rel termomagntico y un mando motor.
Los motores auxiliares del regulador para su sistema de refrigeracin y de
regulacin del voltaje se alimentarn a travs de la combinacin breaker
contactor trmico, considerando en el esquema del motor de regulacin de
voltaje el cambio en su sentido de giro.
El voltaje en los terminales del secundario del regulador de induccin se
transmitir hacia el tablero para energizar sus 3 barras secundarias
respectivas, las cuales estarn protegidas por un breaker equipado con un
mando motor y un rel electrnico para adquirir y transmitir informacin del
voltaje regulado.
La medicin de las magnitudes elctricas en el secundario del regulador de
induccin se realizar mediante un multmetro digital, que empotrado en el
tablero indicar el parmetro elctrico seleccionado por el operador.
3.1.4 BARRAS PRINCIPALES DE CONTINUA
Las barras principales de continua en el tablero se utilizarn para distribuir la
corriente de campo en los sistemas convertidor alterna continua y convertidor
de frecuencia.
La corriente de campo se obtiene energizando el rectificador de
semiconductores en el cuarto de mquinas mediante un breaker equipado con
rel termomagntico y mando motor. El circuito de salida del rectificadorenergizar las barras principales de continua en el tablero, utilizando un
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breaker equipado con un mando motor y un rel de proteccin contra
cortocircuitos y sobrecargas.
El voltaje a la salida del rectificador y la corriente que alimenta el estator de los
generadores de C.C., del motor de CC. y el generador sincrnico 3se medir
a travs de un voltmetro y ampermetro de continua respectivamente. Y para la
lectura de estos parmetros en la HMI se utilizarn transductores de corriente y
voltaje.
3.1.5 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE CONTINUO VARIABLE
El voltaje continuo variable se obtiene del sistema convertidor alterna
continua, el mismo que cuenta con el grupo motor 3de induccin generador
de C.C. y los restatos que controlan la corriente de excitacin del generador.
La puesta en marcha del motor 3de induccin de 6 terminales se lleva a cabo
por el arranque YD, siguiendo la combinacin de maniobra breaker
contactor, desde las barras de fuerza principales. Cabe sealar que el breaker
estar equipado con un rel electrnico que garantice la proteccin contra el
cortocircuito, la sobrecarga y la falta de fase o el desequilibrio de la misma.
El estator del generador de C.C. se alimentar desde las barras principales de
continua mediante un breaker equipado con un rel termomagntico y un
mando motor. La corriente que ingresa al estator ser regulada mediante dos
restatos, los cuales son controlados por motores cuya inversin de giro se
realiza con dos contactores siguiendo la combinacin de maniobra breaker trmico contactor.
El voltaje en los terminales del generador de C.C. se transmite hacia el tablero
energizando las 2 barras secundarias mediante un breaker de proteccin, el
cual estar equipado con un rel termomagntico y un mando motor.
La medicin de las magnitudes elctricas en los terminales de salida delgenerador de C.C. y de la corriente de campo se realizar utilizando equipos de
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continua, mientras que los parmetros del motor de induccin se medirn a
travs de un multmetro digital.
Cabe sealar que la visualizacin en la HMI de las magnitudes generadas por
este sistema, se realizar mediante transductores de corriente y voltaje.
3.1.6 BARRAS SECUNDARIAS DE VOLTAJE ALTERNO DE MAGNITUD Y
FRECUENCIA VARIABLE
El voltaje que energiza estas barras secundarias se obtiene operando el
sistema convertidor de frecuencia, que est compuesto por los restatos que
regulan la corriente de campo en este sistema y los siguientes grupos motor -
generador:
Motor 3de induccin - Generador de corriente continua.
Motor de corriente continua - Generador sincrnico 3.
El motor 3de induccin se alimenta desde las barras de fuerza principales
mediante un arranque Y-D utilizando la combinacin de maniobra breaker
contactor, cabe sealar que el breaker estar equipado con un rel electrnico
que proteja de cortocircuito, sobrecarga y la falta o desequilibrio de fase.
La corriente que alimenta desde las barras principales de continua al campo del
generador de corriente continua, al motor de corriente continua y al campo del
generador sincrnico 3se proporciona a travs de breakers correspondientes
a cada circuito, estos equipos incluirn rels termomagnticos y mandosmotores. La corriente ser regulada a travs de restatos controlados por
motores alimentados mediante la combinacin de maniobra breaker trmico
contactor, donde se incluye la configuracin para invertir el sentido de giro del
motor.
El voltaje en los terminales del generador sincrnico se transmite hacia el
tablero energizando 3 barras secundarias a travs de un breaker, el cual estarequipado con un rel electrnico para proteger contra de sobrecargas y
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cortocircuitos, adquirir y transmitir informacin de las magnitudes generadas y
permitir su apertura y cierre a distancia mediante un mando motor.
En el diagrama se consideran multmetros digitales para leer en el tablero los
parmetros elctricos del motor 3 de induccin y los generados en el
Generador Sincrnico 3. La corriente continua que alimenta el Motor de C.C.,
el Generador de C.C. y el Generador Sincrnico 3 se medir con
ampermetros para continua.
3.1.7 TERMINALES DE VOLTAJE ALTERNO FIJO EN LAS MESAS DE
TRABAJO
Desde las barras principales de alterna se derivan tres barras secundarias
correspondientes a las fases, desde las cuales partirn circuitos secundarios
que junto al neutro se conectan en los terminales (R), (S), (T) y (N) de las 16
mesas de trabajo, utilizando para cada circuito secundario un breaker equipado
de rel termomagntico y mando motor.
3.1.8 TERMINALES DE VOLTAJE CONTINUO FIJO EN LAS MESAS DE
TRABAJO
La alimentacin a las 16 mesas de trabajo se realizar mediante breakers
equipados con rel termomagntico y mando motor, para proteger los
alimentadores que parten desde las barras secundarias de continua hacia las
terminales (+), (-) y () en cada mesa de trabajo.
3.1.9 TERMINALES DE VOLTAJE A ELEGIR EN LAS MESAS DE
TRABAJO
Los terminales de voltaje a elegir (+), (), (-) y () de las mesas de trabajo, se
utilizan para el acoplamiento entre mesas del laboratorio y se pueden energizar
con voltaje alterno variable, voltaje continuo variable y voltaje alterno de
magnitud y frecuencia variable.
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En cada mesa de trabajo estos terminales se energizarn mediante un circuito
secundario (Ver Figura 3.1), el cual est conectado a breakers de proteccin
que se derivan desde los juegos de barras secundarias en el tablero.
FIGURA 3.1. Circuito secundario para terminales de voltaje a elegir.
Cabe sealar que para la realizacin del diagrama de control, se debe tener la
precaucin de no enviar ms de una seal a los terminales de voltaje a elegir
en las mesas de trabajo ya que causaran el disparo de las protecciones.
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1
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3.2 DISEO DEL DIAGRAMA DE CONTROL
El sistema de control elctrico permite la proteccin y el funcionamientoadecuado de los equipos y mquinas en el laboratorio, planteando para el
sistema dos tipos de control:
Control mediante un sistema SCADA y
Control en forma manual.
El sistema de control propuesto se derivar desde la acometida con susrespectivas protecciones, considerando el voltaje alterno como la alimentacin
principal de los equipos de control. Esta derivacin se conectar a un selector
de mando de tres posiciones (SCADA OFF - Manual), donde el operador
elegir el tipo de control para el sistema.
3.2.1 CONTROL MEDIANTE UN SISTEMA SCADA
El control mediante un sistema SCADA se realiza utilizando dispositivos
electrnicos, los mismos que estn programados internamente para enviar
rdenes de mando, cumplir condiciones de funcionamiento y supervisar
reacciones del sistema ante un evento, manteniendo un sistema confiable para
el desarrollo de las prcticas de laboratorio y la realizacin de los trabajos para
la industria.
Este circuito de control utiliza el voltaje alterno para la alimentacin de
contactores y mandos motor de los breakers (ver figura 3.2) y una fuente de
corriente continua empleada para dispositivos electrnicos del tablero como el
PLC y rels electrnicos de los breakers (ver figura 3.3).
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FIGURA 3.2. Circuito de control para voltaje alterno.
FIGURA 3.3. Circuito de control para voltaje continuo.
Mediante un sistema SCADA, el control planteado para el laboratorio permitir
accionar los equipos manual o automticamente, cabe sealar que el acceso a
estos tipos de operacin se realizar mediante botones dedicados en la HMI.
El accionamiento manual permitir al operador maniobrar los equipos como enel sistema actual del laboratorio, es decir, activar uno a uno los disyuntores y
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establecer manualmente los parmetros de funcionamiento. El accionamiento
automtico permitir energizar los equipos en el cuarto de mquinas utilizando
botones on / off, estos desarrollarn una secuencia lgica de operacin para
accionar los disyuntores y establecer en forma digital los parmetros de
funcionamiento requeridos por el usuario.
A continuacin mediante diagramas de flujo se describe la lgica de control
utilizando el SCADA, para el funcionamiento del sistema en el Laboratorio de
Mquinas Elctricas.
3.2.1.1 Acometida
La lgica del programa para energizar y desenergizar las barras principales de
alterna mediante la acometida se presenta en la figura 3.4, donde se considera
aspectos de control como:
Horarios de funcionamiento para el sistema.
Supervisor de voltaje que impida la alimentacin en caso de sobre
voltajes, bajos voltajes e inversin de fases.
Paro de emergencia para el sistema.
Pulsadores de funcionamiento ON y OFF para el ingreso de la
acometida.
Mando motor para el breaker principal Q1.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q1.
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FIGURA 3.4. Diagramas de flujo para barras principales de alterna.
3.2.1.2 Rectificador Exafsico
Los diagramas de flujo que determinan la alimentacin de las barras
secundarias de voltaje continuo fijo mediante el rectificador exafsico (Verfigura 3.5), consideran los siguientes elementos:
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Pulsadores de funcionamiento ON y OFF, para generar voltaje continuo
fijo.
Mando motor para el breaker Q2 que alimenta el rectificador exafsico.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q2.
Mando motor para el breaker Q3 en la salida del rectificador exafsico.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q3.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q3.
FIGURA 3.5. Diagramas de flujo para barras secundarias de voltaje
continuo fijo.
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3.2.1.3 Regulador de Induccin
La lgica del programa para controlar el regulador de induccin y su sistema de
ventilacin se indica en la figura 3.6, donde se establece el proceso para
energizar y desenergizar las barras de voltaje alterno variable.
La figura 3.7 indica el proceso para la regulacin del voltaje en los bornes de
salida del regulador de induccin.
Los elementos de control considerados para el regulador de induccin, su
sistema de ventilacin y el sistema de regulacin de voltaje son:
Pulsadores de funcionamiento ON y OFF para el sistema.
Mando motor para el breaker Q4 que alimenta el regulador de induccin.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q4.
Mando motor para el breaker Q5 en la salida del regulador de induccin.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q5.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q5.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q6 del ventilador en
el regulador de induccin.
Contactor de maniobra para el ventilador.
Sealizacin elctrica del trmico F1 para el motor del ventilador.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q7 del motor que
regula el voltaje.
Contactor de maniobra para reducir el voltaje.
Final de carrera para el lmite de reduccin de voltaje. Contactor de maniobra para subir el voltaje.
Final de carrera para el lmite de elevacin de voltaje.
Sealizacin elctrica del trmico F2 para el motor de regulacin de
voltaje.
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FIGURA 3.6. Diagramas de flujo para barras secundarias de voltaje alterno
variable.
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FIGURA 3.7. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en el
regulador de induccin.
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3.2.1.4 Sistema Convertidor Alterna Continua
La lgica del programa indicado en las figuras 3.8 y 3.9, establece el control
para la alimentacin de las barras de voltaje continuo fijo mediante el sistema
convertidor alterna continua, en esta lgica est incluida la alimentacin
automtica de las barras principales de continua utilizando el rectificador de
semiconductores. Las figuras 3.10 y 3.11 indican el mtodo para regular el
voltaje en los terminales del generador de C.C. en este sistema.
Los elementos considerados para el control del rectificador de
semiconductores, los restatos para el campo y el grupo motor 3de induccin
generador de C.C. son:
Pulsadores de funcionamiento ON y OFF para el sistema.
Mando motor para el breaker Q8 que alimenta el rectificador de
semiconductores.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q8.
Mando motor para el breaker Q9 en la salida del rectificador de
semiconductores.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q9.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q9.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q10 del motor 3de
induccin.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q10.
Mando motor para el breaker Q10.
Arranque Y D para el motor 3de induccin. Mando motor para el breaker Q11 que ingresa la alimentacin para el
devanado de campo del generador de C.C.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q11.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q11.
Mando motor para el breaker Q12 en la salida del generador de C.C.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q12.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q12.
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Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q13 del motor del
restato R6.1.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R6.1.
Final de carrera para el lmite mximo de R6.1.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R6.1.
Final de carrera para el lmite mnimo de R6.1.
Sealizacin elctrica del trmico F3 para el motor del restato R6.1.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q14 del motor del
restato R6.2.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R6.2.
Final de carrera para el lmite mximo de R6.2.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R6.2.
Final de carrera para el lmite mnimo de R6.2.
Sealizacin elctrica del trmico F4 para el motor del restato R6.2.
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Energizacin de Barras
Secundarias de Voltaje
Continuo Variable
Energizacin de Barras
Principales de Alterna
Presionar pulsador de
funcionamiento ON
Orden al mando motor
para cerrar Q8
Q8=1?
Presionar pulsador de
funcionamiento OFF
Activar alerta (Q8 disparado)
Orden al mando
motor para abrir Q8
si
no
Orden al mando motor
para cerrar Q9
si
Q10=1?
Activar alerta (Q10 disparado)
no
Presionar pulsadorOFF de Q10
Orden al mando motor
para abrir Q10
Presionar pulsador
ON de Q10
Orden al mando motor
para cerrar Q10
Activar Arranque Y - D
Q9=1?
Y Dconluido?
Activar alerta (Q9 disparado)
no
Presionar pulsadorOFF de Q9
Orden al mando motor
para abrir Q9
Presionar pulsadorON de Q9
si
sino
Orden al mando motor
para cerrar Q11
si
Q11=1?
Activar alerta (Q11 disparado)
no
Presionar pulsador
OFF de Q11
Orden al mando motorpara abrir Q11
Presionar pulsadorON de Q11
Orden al mando motor
para cerrar Q12
si
Q12=1?
Activar alerta (Q12 disparado)
no
Presionar pulsadorOFF de Q12
Orden al mando motor
para abrir Q12
Presionar pulsadorON de Q12
FIN
si
FIGURA 3.8. Diagrama de flujo para energizar barras secundarias devoltaje continuo variable.
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FIGURA 3.9. Diagrama de flujo para desenergizar barras secundarias devoltaje continuo variable.
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FIGURA 3.10. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en el sistema
convertidor alterna continua.
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FIGURA 3.11. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en el sistema
convertidor alterna continua.
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3.2.1.5 Sistema Convertidor de Frecuencia
El sistema convertidor de frecuencia alimenta las barras secundarias de voltaje
alterno de magnitud y frecuencia variable, los diagramas de flujo que indican la
lgica para controlar este sistema (Ver figuras 3.12 y 3.13) incluyen la
operacin del rectificador de semiconductores, el cual alimenta las barras
principales de continua.
La lgica de operacin para regular el voltaje en los terminales de salida del
generador sincrnico se detalla en las figuras 3.14 y 3.15. El mtodo para
variar la frecuencia (Ver figuras 3.16, 3.17 y 3.18) detalla como el operador
puede establecer una frecuencia nominal regulando el voltaje en el generador
de C.C. y una frecuencia mayor a la nominal regulando el campo del motor de
C.C.
Los elementos que controlarn el rectificador de semiconductores, los restatos
y los dos grupos motor generador son:
Pulsadores de funcionamiento ON y OFF para el sistema.
Mando motor para el breaker Q8 que alimenta el rectificador de
semiconductores.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q8.
Mando motor para el breaker Q9 en la salida del rectificador de
semiconductores.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q9.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q9. Mando motor para el breaker Q15 que ingresa la alimentacin del
devanado de campo del motor de C.C.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q15.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q15.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q16 del motor 3de
induccin.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q16. Mando motor para el breaker Q16.
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Arranque Y D para el motor 3de induccin.
Mando motor para el breaker Q17 que ingresa la alimentacin del
devanado de campo del generador de C.C.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q17.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q17.
Mando motor para el breaker Q18 que ingresa la corriente de campo en
el rotor del generador sincrnico.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q18.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q18.
Mando motor para el breaker Q19 en la salida del generador sincrnico.
Contacto para la sealizacin elctrica de Q19.
Pulsadores ON y OFF para el mando motor del breaker Q19.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q20 del motor del
restato R5.5.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.5.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.5.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.5.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.5.
Sealizacin elctrica del trmico F5 para el motor del restato R5.5.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q21 del motor del
restato R5.1.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.1.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.1.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.1.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.1.
Sealizacin elctrica del trmico F6 para el motor del restato R5.1. Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q22 del motor del
restato R5.2.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.2.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.2.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.2.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.2.
Sealizacin elctrica del trmico F7 para el motor del restato R5.2.
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Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q23 del motor del
restato R5.3.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.3.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.3.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.3.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.3.
Sealizacin elctrica del trmico F8 para el motor del restato R5.3.
Contacto para la sealizacin elctrica del breaker Q24 del motor del
restato R5.4.
Contactor de maniobra para aumentar resistencia de R5.4.
Final de carrera para el lmite mximo de R5.4.
Contactor de maniobra para reducir resistencia de R5.4.
Final de carrera para el lmite mnimo de R5.4.
Sealizacin elctrica del trmico F9 para el motor del restato R5.4.
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FIGURA 3.12. Diagrama de flujo para energizar barras secundarias devoltaje alterno de magnitud y frecuencia variable.
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FIGURA 3.13. Diagrama de flujo para desenergizar barras secundarias de
voltaje alterno de magnitud y frecuencia variable.
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FIGURA 3.14. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en el sistema
convertidor de frecuencia.
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FIGURA 3.15. Diagrama de flujo para la regulacin de voltaje en el sistema
convertidor de frecuencia.
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FIGURA 3.16. Diagrama de flujo para la regulacin de frecuencia en el
sistema convertidor alterna continua.
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FIGURA 3.17. Diagrama de flujo para la regulacin de frecuencia en el
sistema convertidor alterna continua.
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FIGURA 3.18. Diagrama de flujo para la regulacin de frecuencia nominalen el sistema convertidor alterna continua.
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3.2.1.6 Seleccin de las Mesas de Trabajo
Para seleccionar las mesas de trabajo se establece el mtodo indicado en la
figura 3.19, cabe sealar que estn considerados aspectos como:
Cada mesa de trabajo tiene tres tipos de terminales: alterna fija, continua
fija y voltaje a elegir. Estos se energizarn en forma manual con sus
respectivos seccionadores ubicados en las mesas.
A los terminales de voltaje a elegir en una mesa de trabajo, no se puede
enviar dos o ms seales de energa a travs del tablero.
Para energizar los terminales de una mesa con el tipo de energa
solicitado por el operador, se debe primero establecer los parmetros de
funcionamiento del sistema (nivel de voltaje y frecuencia) que alimentar
la mesa.
En caso de activarse el rel de proteccin de la mesa de trabajo, se
establece indicar al operador mediante un mensaje de alerta la
activacin del mismo.
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FIGURA 3.19. Diagrama de flujo para seleccionar las mesas trabajo.
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3.2.2 CONTROL MANUAL
El control manual funcionar como un circuito de respaldo, permitiendo operar
el sistema ante una eventual falla de los dispositivos electrnicos del control
automtico, cabe sealar que esta prestacin en el tablero actual no se dispone
para el regulador de induccin, el sistema convertidor alterna - continua y el
sistema convertidor de frecuencia.
Para acceder a la operacin del sistema en forma manual, el operador deber
considerar los siguientes aspectos, con el objeto de evitar la activacin de los
rels de proteccin:
Seleccionar el mando manual mediante el selector ubicado en la parte
frontal del tablero.
Poner los selectores de todos los breakers del tablero en posicin
manual.
Instalar bloqueos por llave en los breakers que alimentan los terminales
de voltaje a elegir en cada mesa de trabajo.
En el circuito de control manual se plantea la utilizacin de elementos
electromecnicos para controlar el arranque de los motores de induccin del
cuarto de mquinas y la regulacin de voltaje en el sistema del regulador de
induccin. En los sistemas convertidor alterna - continua y convertidor de
frecuencia no se considera este aspecto porque las magnitudes generadas se
pueden regular manualmente girando los restatos en el cuarto de mquinas.
En la figura 3.20, est determinado el circuito de control para la activacin de
los sistemas de refrigeracin y regulacin de voltaje en el regulador de
induccin y en la figura 3.21 se encuentra el diagrama de control para el
arranque Y - D de los motores de induccin en los sistemas convertidor alterna
- continua y convertidor de frecuencia.
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Regulador de Induccin - Sistema de Refrigeracin
F1: Fusible para circuito de control.F2: Rel de sobrecarga para motordel ventilador.S0: Selector de control (Automtico -0 - Manual).S1: Pulsador OFF sistema derefrigeracin.S2: Pulsador ON sistema derefrigeracin.KP1: Contactor para activar el motor
del ventilador.
Regulador de Induccin - Sistema de Regulacin de Voltaje
F1: Fusible para circuito de control.F3: Rel de sobrecarga para motordel sistema de regulacin de voltaje.
S0: Selector de control (Automtico -0 - Manual).S3: Final de carrera en sentidoantihorario del motor.S4: Final de carrera en sentidohorario del motor.S5: Pulsador ON para giro en sentidoantihorario del motor.S6: Pulsador ON para giro en sentidohorario del motor.KP2: Contactor para activar el motoren sentido antihorario.KP3: Contactor para activar el motoren sentido horario.
FIGURA 3.20. Diagrama de control para el sistema de refrigeracin y de
regulacin de voltaje.
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F1: Fusible para circuito de control.
F4: Rel de sobrecarga para motorde induccin.S0: Selector de control (Automtico -0 - M
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