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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR. FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA. ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA. INSTALACIONES ELÉCTRICAS I. CICLO II – 2015.

LABORATORIO NO. 2

“CONTROL DE MOTOR AC 3Φ E ILUMINACIÓN AUTOMATIZADO”

CATEDRÁTICO: Ing. Jorge Zetino

INSTRUCTORES: Br. William Roberto Sánchez Amaya Br. Carlos Alberto Pineda Chavarría Br. Noel Antonio Ramos Ayala

OBJETIVOS: Conocer el funcionamiento básico de un contactor.

Construir un circuito controlador de luminarias utilizando contactores y botoneras.

Construir un circuito controlador de luminarias utilizando foto-celdas.

GENERALIDADES:

“Circuito de Control”, es un término que puede significar muchas cosas, desde un simple interruptor hasta un sistema complejo que incluye relés, contactores, timers, y luces indicadoras. Todos los circuitos, ya sea para alumbrado eléctrico ó para aplicaciones de potencia poseen elementos de control. En la presente práctica se construirán dos circuitos sencillos con contactores para controlar una carga, en nuestro caso luminarias, utilizando en primera instancia una botonera, y por último una fotocelda. Durante la práctica se tratará de que el alumno comprenda mediante pruebas el funcionamiento tanto de la botonera, de la fotocelda y por supuesto el contactor.

Contactor: es un dispositivo de maniobra destinado a comandar equipamiento eléctrico en estado no perturbado o bajo las sobrecargas normales de servicio, con la posibilidad de ser accionado a distancia y preparado para operación continua o intermitente.

Los contactores generalmente pueden operar corrientes del orden de 6 a 12 veces la intensidad nominal. Se caracterizan por su poca inercia mecánica y rapidez de respuesta resultando elementos indispensables en las tareas de automatización; en la siguiente figura se muestran las partes que lo componen.

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Figura 1 Muestra las partes de un contactor.

Muchos contactores poseen ranuras para instalar elementos adicionales de control como contactos NC o NO, normalmente cerrado o normalmente abierto, controles de tiempo etc.

Elementos de Accionamiento: Los pulsadores son elementos de accionamiento que sirven para cerrar o abrir un circuito permitiendo el paso o no de la corriente a través de ellos en la tabla 2 se muestran algunos tipos.

Figura 2 Algunas botoneras utilizadas en la automatización.

Interruptores fotoeléctricos (fotocelda, célula fotoconductora, o fotodetector): es una resistencia, cuyo valor en ohmios varía ante las variaciones de la luz incidente. También llamadas fotorresistencias o LDRs (Light Dependent Resistor, resistencia dependiente de la luz), están construidas con un material sensible a la luz, de tal manera que cuando la luz incide sobre su superficie, el material sufre una reacción física, alterando su resistencia eléctrica en la figura 3 se muestran las características generales y el aspecto físico de la fotocelda a utilizar.

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Figura 3 Aspecto físico y características generales de la fotocelda.

Definición de automatismo.

Son sistemas que generan señales de mando en base a señales externas de entrada, para producir con cada una de las señales de mando acciones directas o para activar otros subsistemas de lazo abierto o cerrado para generar acciones de control individuales o simultaneas en secuencia o no, de modo que la suma de todas las acciones en el tiempo define la acción global de control del automatismo. Los diferentes tipos de automatismo contienen la siguiente estructura general:

Figura 4 Estructura general de un automatismo.

Método razonado. Para obtener el diseño del sistema automático (automatismo) se deben cumplir ciertas normas de diseño para el cableado del circuito de mando, que hacen el mismo más ordenado y fácil de elaborar. A continuación se explica el método razonado para el diseño de un sistema automático. Normas de diseño del circuito de mando cableado con contactores y relés:

1. Cada ecuación lógica del circuito de mando se implementa con contactos de reles o contactores (cada contacto auxiliar es una variable lógica).

2. La multiplicación de variables lógicas es igual a la conexión en serie de las variables. 3. La suma de variables lógicas es igual a la conexión en paralelo de los contactos de las

variables. 4. Las variables de entrada de la ecuación pueden provenir de pulsadores, contactos

auxiliares, sensores u otros elementos. 5. Cuando en una ecuación lógica aparece como entrada una variable de salida, dicha

variable se obtiene con un contacto auxiliar asociado con el relé o contactor que implemente dicha salida.

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Además de lo anterior es importante seguir cierto procedimiento para obtener de manera ordenada y correcta el diseño del circuito de mando requerido, dicho procedimiento se menciona a continuación:

1. Primero se deben definir las condiciones físicas de operación, tales como:

Variables de entrada.

Variables de salida.

Variables creadoras.

Variables anuladoras.

2. Seleccionar el procedimiento de diseño del circuito de mando, que en nuestro caso será el método razonado (aunque existen otros métodos) el cual define lo siguiente:

El automatismo se considera como un circuito secuencial asíncrono. En este caso las variables de entrada se definen como variables creadoras si al activarse a su vez activan una función de salida y como anuladoras si al activarse desactivan una salida previamente activada, por alguna entrada creadora. Se basa en el teorema siguiente: La ecuación de cualquier función de salida del circuito de mando se obtiene con el producto lógico de cada una de las variables anuladoras negadas correspondientes (a esa función de salida considerada) multiplicando este producto por la sumatoria lógica de todas las variables creadoras correspondientes sin negar. Nota: cuidado con identificar bien las variables creadoras y las anuladoras de lo contrario la ecuación estará errónea. Ejemplo de diseño utilizando el método razonado. Diseñar el circuito de mando (circuito elaborado con contactores) para arrancar y detener un motor 3Φ considerando los pulsadores A de arranque y P de paro y tomando en cuenta que P tiene prioridad sobre A. Utilizar el método razonado, con lógica de contactores. Obtener la ecuación lógica del circuito de mando. Elaborar el circuito de mando con contactores. Elaborar el circuito de mando como diagrama de escaleras. Elaborar el circuito de potencia. Variables de entrada: A y P Variables de salida: S (start)

Variables creadoras: PA Variable anuladora: P Se obtiene la siguiente tabla para obtener la ecuación de la siguiente forma (basados en el teorema antes mencionado):

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Var. de entrada A, P

Var. de salida S

Var. creadoras AP

Var. anuladoras P

SPAPS Simplificamos con demorgan como sigue:

SPPAS Lo que resulta en:

SAPS Partiendo de la ecuación anterior se obtiene el circuito de mando figura 5-a (basados en los pasos antes mencionados del 1 al 5), luego se muestra el circuito de potencia figura 5-b el cual realizar la función de encendido o apagado del motor basado en el circuito de mando.

Figura 5 a) Circuito de mando. b) circuito de potencia.

Nota: Verifique el funcionamiento del circuito, entendiendo la lógica empleada.

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Figura 6 Diagrama de escalera automatizado.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

Material y Equipo.

Equipo (Por grupo de trabajo).

multímetro

tenazas

navaja de electricista.

Destornillador tipo cruz o fhiliz.

Destornillador plano.

cortadora

Material (por grupo de trabajo.)

1 botonera (start y stop).

1 contactor.

2 metros cable de conexión AWG #14 (pueden traer los del laboratorio anterior).

1 foto-celda.

1 banco de cargas trifásicas resistivas (focos).

Procedimiento.

1. Identificar las terminales de la botonera: cuál es cable que corresponde al interruptor normalmente cerrado, NC, cuál es el cable correspondiente al interruptor normalmente abierto, NO y cuál es el cable común a ambos interruptores.

2. Identificar cuál es la bobina del relevador (contactor), y los diferentes switches ó interruptores del mismo.

3. Armar el esquema mostrado en la figura 4.

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Figura 7 Circuito a implementar en la práctica de laboratorio.

1. Alimentar el circuito anterior y conectarle como carga un banco de luces. 2. Poner el circuito a funcionar utilizando la botonera. 3. Armar los esquemas con las fotoceldas mostrados en la figura 5.

Circuito (a)

Circuito (b)

Figura 8 Circuito a implementar en la práctica de laboratorio, para dos tipos de bobina.

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Asignaciones:

1. Defina que es un interruptor eléctrico.

2. Mencione al menos tres tipos de interruptores y describa brevemente su

funcionamiento.

3. ¿A qué se le llama “posición normal” de un interruptor?

4. ¿Qué es un interruptor normalmente abierto?

5. ¿Qué es un interruptor normalmente cerrado?

6. Defina que es un contactor, sus usos y aplicaciones.

7. Describa brevemente el funcionamiento de un contactor.

8. Defina brevemente y muestre un esquema de ciclo de vida de un contactor.

9. Defina que es una botonera, sus usos y aplicaciones.

10. Defina que es una fotocelda, sus usos y aplicaciones.

11. Investigue cual es la función de los contactos auxiliares en un contactor y resuma (de

la mejor manera posible) una aplicación en donde se vea reflejada la utilización de los

mismos, mencionando la aplicación en general y la función específica de los contactos

auxiliares en la misma.

12. Encuentre las ecuaciones de estado para un circuito de inversión de giro de un motor

3Φ, tomando en cuenta que el paro tiene prioridad sobre las variables creadoras.

13. Mencione elementos y dispositivos utilizados en sistemas de control automático

14. Describa que es un diagrama de circuito principal de fuerza o potencia utilizado en

automatización

15. Describa que es un diagrama auxiliar, de mando o control utilizado en automatización

16. Defina que son los contactos principales ,sus usos y aplicaciones

17. Defina que son los contactos auxiliares ,sus usos y aplicaciones

18. Realice una tabla comparativa de la norma DIN y NEMA de la simbología utilizada para

un contactor completo (Contactos principales, contactos auxiliares y bobina) y además

la simbología utilizada en los pulsadores marcha (Start) y paro (Stop).

19. Defina que es enclavamiento y auto enclavamiento utilizado en automatismo y haga

un diagrama de escalera que represente cada uno de estos conceptos.

20. Analizar y explicar el funcionamiento del diagrama de escalera mostrado en la Figura9.

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Figura 9 Diagrama de escalera de un sistema automatizado.

21. Analizar y explicar el funcionamiento del diagrama en el cual se muestra un circuito de

control de giro de un motor 3 Φ y se muestra en diagrama de escalera mostrado en la

figura 10.

Figura 10 Circuito de control de giro de un motor 3Φ.

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ANEXO

PLACA CARACTERISTICA DEL CONTACTOR

CONTACTORES A UTILIZAR EN LA PRÁCTICA

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ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LA FOTOCELDA

Forma física Esquema eléctrico