Práctica #1 Control de Motor Trifásico

8/18/2019 Práctica #1 Control de Motor Trifásico

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Tos men va

Control de Motor Trifásico Presentan:Pedro Ruiz MartínezGeovani Noguez RamírezOswaldo Toribio DamiánEnrique Turrubiates CruzEdgar Montufar Acosta

Profesor:Mtro. José Ángel Chávez García

Trabajo:Control de Motor Eléctrico con Labview y Arduino.

Institución:Universidad Tecnológica de Tula Tepeji

Carrera:

Ingeniería en Mantenimiento Área Industrial10 IMI-G1

2015

UTTT

09/10/2015


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ÍNDICE

Introducción .................................................................................................................. 1

El motor Eléctrico .......................................................................................................... 3

El motor eléctrico trifásico ............................................................................................. 3 ROTOR .......................................................................................................................... 4

ROTOR JAULA DE ARDILLA ............................................................................................. 5

ROTOR DEVANADO DE ANILLOS ROZANTES ................................................................... 5

El motor eléctrico trifásico Principio de funcionamiento ................................................. 6

OBJETIVOS .................................................................................................................... 7

PROCEDIMIENTO ........................................................................................................... 8

OBSERVACIONES ........................................................................................................... 8

LabVIEW máquina de estado ....................................................................................... 16

El procedimiento es el siguiente: ......................................................................................... 16

Conclusiones ............................................................................................................... 19

Pedro Ruiz Martínez ............................................................................................................ 19

Geovanny Noguez Ramírez .................................................................................................. 19

Osvaldo Toribio Damián ...................................................................................................... 20

Enrique Turrubiates Cruz ..................................................................................................... 20

Edgar Montufar Acosta ....................................................................................................... 20

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 21


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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. 1 Equipo y Material para la práctica. .................................................................... 7 ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. 1 Labview........................................................................................................... 2 Figura 1. 2Estator de Motor Eléctrico. ............................................................................... 4 Figura 1. 3 Rotor de Motor Eléctrico. ................................................................................ 4 Figura 1. 4 Rotor devanado tipo jaula de ardilla. ............................................................... 5 Figura 1. 5 Rotor devanado de anillos rozantes. ............................................................... 5 Figura 1. 6 Motor Eléctrico Trifásico. ................................................................................. 6 Figura 1. 7 Circuito de Fuerza Nomenclatura Europea. .................................................... 9 Figura 1. 8 Circuito de Fuerza Nomenclatura Americana. ............................................... 10 Figura 1. 9 Diagrama de Alambrado de la Etapa de Potencia. ........................................ 11

Figura 1. 10 Diagrama de Alambrado de Prueba de Programación. ............................... 11 Figura 1. 11 Diagrama de Alambrado en Proteus. .......................................................... 12 Figura 1. 12 Panel Frontal Motor Apagado. .................................................................... 13 Figura 1. 13 Panel Frontal Motor Encendido. .................................................................. 13 Figura 1. 14 Diagrama de Bloques #1. ............................................................................ 14 Figura 1. 15 Diagrama de Bloques #2. ............................................................................ 15 Figura 1. 16 Conexiones Físicas de la Práctica #1.......................................................... 17 Figura 1. 17 Prueba de RPM. ......................................................................................... 18

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1

INTRODUCCIÓNEl control de motores eléctricos juega un papel importante en la industria ya que

casi todos los procesos industriales no podrían cumplirse sin las distintas actividades con

que se desarrollan los elementos accionados con motores eléctricos.

Si se puede mencionar el control de motores es una parte importante de los

sistemas eléctricos y que permite arrancar, parar, invertir de rotación, controlar la

velocidad, proteger contra sobre corrientes, sobrecargas, inversión de fase, sobre

velocidades.

Los dispositivos seleccionados para este tipo de control, deben estar diseñados

para limitar las corrientes de arranque y controlar el par.

El proyectista de los sistemas de control, debe apegarse a las disposiciones

normativas indicadas en las Normas Técnicas de Instalaciones Eléctricas y demás

reglamentos, debe también tomar en consideración las características de operación del

equipo por accionar, así como los aspectos de mantenimiento del equipo y seguridad del

personal, proporcionando para este último, entre otras cosas los medios apropiados de

desconexión.

Durante el funcionamiento de cualquier motor eléctrico, suelen ocurrir diversas

alteraciones del régimen normal, que pueden ocasionar daños no solo al motor sino

también a las cargas accionadas e inclusive al operador. Es por esto que los motores

deben tener dispositivos de protección, que aseguren un buen funcionamiento,

desconectándolo de la red oportunamente al presentarse una falla.


5/24

2

El control electromagnético ha sido durante mucho tiempo uno de los

componentes fundamentales de los sistemas de control industrial. Sin embargo los

avances tecnológicos han traído como consecuencia, que los controles electromagnéticos

estén siendo sustituidos por controles lógicos programables PLC´s, sobre todo cuando el

control requiere de muchos dispositivos.

En nuestra asignatura controlaremos un motor empleando un HMI.

Figura 1. 1 Labview.


6/24

3

Un motor, es una máquina que convierte energía en movimiento o trabajo

mecánico. La energía se suministra en forma de combustible químico, como gasolina,

vapor de agua o electricidad, y el trabajo mecánico que proporciona suele ser el

movimiento rotatorio de un árbol o eje.

EL MOTOR ELÉCTRICOLos motores eléctricos, son máquinas que se utilizan para convertir la energía

eléctrica en mecánica, con medios electromagnéticos

Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los

motores.

•Si un conductor se mueve a través de un campo magnético se induce una

corriente eléctrica.

•Si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo

magnético, éste ejerce una fuerza mecánica sobre el conductor.

EL MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICOLa máquina de inducción está constituida por:

-Una corona estatórica de chapas magnéticas: de 0,35 a 0,5 mm de espesor

aisladas entre sí, ranuradas interiormente y convenientemente prensadas y sujetas a una

carcasa de aluminio, fundición de hierro o a un marco de acero soldado;

-Un devanado polifásico distribuido, alojado en el ranurado del paquete estatórico.

-Una corona rotórica, de chapas magnéticas apiladas directamente sobre el eje en

las máquinas pequeñas, o sobre una linterna de acero soldada al eje en las máquinas de

potencias medias y grandes, ranurada exteriormente, o cerca de la periferia;

-Un devanado dispuesto en las ranuras del rotor.


7/24

4

ROTOREs la parte móvil giratoria que se localiza en el interior del estator. Está hecho a

base de placas apiladas y montado sobre el eje del motor. Dispone de unas ranuras

donde van colocados los conductores que forman la bobina de inducido que están

cerrados sobre sí mismos constituyendo un circuito cerrado.

Figura 1. 2Estator de Motor Eléctrico.

Figura 1. 3 Rotor de Motor Eléctrico.


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5

ROTOR JAULA DE ARDILLAEstá constituido por barras de cobre o de aluminio y unidas en sus extremos a dos

anillos del mismo material. Al no tener colectores, escobillas, son muy simples y están

prácticamente libres de fallas. Funcionan a velocidad prácticamente constante y seutilizan para el accionamiento de compresores, ventiladores, bombas.

ROTOR DEVANADO DE ANILLOS ROZANTESEl rotor está constituido por tres devanados de hilo de cobre conectados en un

punto común. Los extremos pueden estar conectados a tres anillos de cobre que giran

solidariamente con el eje (anillos rozantes). Haciendo contacto con estos tres anillos se

encuentran unas escobillas que permiten conectar a estos devanados unas resistencias

que permiten regular la velocidad de giro del motor. Son más caros y necesitan un mayor

mantenimiento.

Figura 1. 4 Rotor devanado tipo jaula de ardilla.

Figura 1. 5 Rotor devanado de anillos rozantes.


9/24

6

EL MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO PRINCIPIO DEFUNCIONAMIENTO

El campo magnético es la base del funcionamiento de las máquinas eléctricas, en

función del tipo de alimentación podemos tener:

• Campo fijo: Son los que no varían su dirección en el espacio. Sí pueden cambiar

su sentido, lo que depende del tipo de alimentación (continua o alterna) a los devanados.

• Campo giratorio: Son campos de valor constante pero giratorio en el espacio a

una cierta velocidad angular ws y se obtienen por combinación de campos alternativos.

Los motores trifásicos emplean campos giratorios para su funcionamiento.

Campo giratorio: Si tenemos tres bobinas iguales conectadas a una red trifásica y

colocada a 120º geométricos entre sí, el campo resultante será la suma en cada instante

de los campos de cada una de las bobinas. Al mismo tiempo estos campos son

proporcionales a las corrientes que circulan por ellas.

Figura 1. 6 Motor Eléctrico Trifásico.


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OBJETIVOS Controlar el arranque y paro de un motor trifásico por medio de un botón de

control físico y en software, accionando un contactor magnético, teniendo

como protección un relevador de sobrecarga.

Realizar el HMI para dicho control con Labview y ocupar una interfaz como

Arduino para hardware.

EQUIPO MATERIALESVoltímetro 3 mts de cable de control calibre 18

AWG.Amperímetro 3 mts de cable para circuito de fuerza

12 AWG.Botón de control Clemas de conexión.Botón de Paro Pinzas de punta diamante.Contactor magnético 127 VCA Pinzas de corte diagonal.Relevador de sobrecargabimetálico.

Pinzas peladoras.

Motor trifásico de 1 HP Cinta de aislar a baja tensión.Arduino Capuchones.PC con Labview Desarmador punta plana.Etapa de Potencia Desarmador punta de cruz (Philips).

Desarmador de estrella.Tabla 1. 1 Equipo y Material para la práctica.


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PROCEDIMIENTO1. Elaborar y estudiar los diagramas.

2. Verificar que los dispositivos a emplear se encuentren en buen estado.

3. Realizar el montaje de los diagramas, utilizando el tablero.

4. Verificar que el montaje realizado corresponda a los diagramas.

5. Antes de energizar el sistema, solicite la autorización del catedrático.

6. Arrancar y parar el motor pulsando los interruptores correspondientes.

7. Efectuar mediciones (Voltaje-Corriente) del circuito de fuerza y control.

8. Estando energizado el sistema, simular el disparo del relevador de

sobrecarga.

9. Para poner en marcha el motor, restablezca el relevador de sobrecarga.

10. Calibrar el relevador a una corriente menor que la de plena carga y

observar el resultado final.

OBSERVACIONES1. Se recomienda comprobar voltajes de operación de los dispositivos, antes

de realizar la práctica.

2. Al montar la práctica, asegúrese que el sistema este des energizado.

3. Se recomienda en primer lugar, realizar la prueba en vacío (motor no

conectado).


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1

1

1

1 2

Fusible

1 2

Fusible

1 2

Fusible

1

2

KM1

1

2

KM1

1

2

KM1

U V W

MMotor trifásico

Relé térm ico de sobrecarga

DIAGRAMA DE FUERZA PARA ELCONTROL DE EL MOTOR TRIFÁSICOCON LABVIEW Y ARDUINO MEGA 2560.

Figura 1. 7 Circuito de Fuerza Nomenclatura Europea.


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L1

L1

L2

L2

L3

L3

1 1 1

T1

L1

M1

T2

L2

M1

T3

L3

M1

Relé té rmico de sobrecarga

T3T2T1

MOTOR

Motor trifásico 220 VCA

CIRCUITO DE FUERZA MOTORTRIFÁSICO 220 VCA

Figura 1. 8 Circuito de Fuerza Nomenclatura Americana.


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Figura 1. 10 Diagrama de Alambrado de Prueba de Programación.

Figura 1. 9 Diagrama de Alambrado de la Etapa de Potencia.


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Una vez conociendo como es que realizaremos las conexiones nos disponemos a

cargar el programa en Labview y realizar las comunicaciones entre la tarjeta Arduino y

Labview.

Figura 1. 11 Diagrama de Alambrado en Proteus.


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Figura 1. 12 Panel Frontal Motor Apagado.

Figura 1. 13 Panel Frontal Motor Encendido.


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14

Figura 1. 14 Diagrama de Bloques #1.


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Una vez creado todo esto y comprobando que el funcionamiento es el correcto

procedemos a realizar el alambrado del circuito.

Figura 1. 15 Diagrama de Bloques #2.


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LABVIEW MÁQUINA DE ESTADODescripción: La máquina de estado es uno de los desarrolladores de arquitecturas

fundamentales en Labview se utilizan con frecuencia para crear aplicaciones rápidamente.

El enfoque de la máquina del Estado en Labview utiliza una estructura de caso

dentro de un bucle while para manejar los diferentes estados en el programa, y las

transiciones entre ellos. Un registro de desplazamiento se utiliza para guardar datos de y

entre los diferentes estados.

El procedimiento es el siguiente: Paso 1: Crear un Nuevo VI (Archivo → Nuevo VI) (VI en blanco)

Paso 2: Crear el panel frontal como en el ejemplo anterior.

Paso 3: Añadir a While Loop a su VI

Paso 4: Añadir una estructura de Caso a su VI dentro del bucle While

Paso 5: Agregar un registro de desplazamiento a su bucle While, haga clic

en el bucle While y seleccione "Agregar registro de desplazamiento".

Paso 6: Agregar un caso llamado Espere en su estructura Case. Crear una

estructura de eventos dentro de este caso. Añadir Evento para sus

estados.

Paso 7: Termina el Código.


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Figura 1. 16 Conexiones Físicas de la Práctica #1.


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Figura 1. 17 Prueba de RPM.


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CONCLUSIONES

Pedro Ruiz MartínezEl diseño y construcción de este circuito denominado control con PC “HMI” de un

motor trifásico por medio de un botones colocados en el software ha sido sumamente

enriquecedor para los alumnos participantes, pues se pusieron en práctica muchas de los

conocimientos y habilidades que todo técnico con orientación a fin de la electricidad y

control automático debe tener entre otros, se pusieron en práctica los aspectos siguientes:

Uso de software de simulación y cableado del circuito.

Actitudes de disciplina, perseverancia y calidad en la elaboración del

control hasta finalizarlo con éxito.

Planeación seguimiento y conclusión de la práctica.

Uso del equipo electrónico de medición.

El control opero de la manera esperada, sin necesidad de ajustes mayores en su

implementación, cumpliendo satisfactoriamente su función. Por lo tanto esperamos que

este prototipo didáctico sirva para demostrar una de las principales aplicaciones del

control con HMI.

Geovanny Noguez RamírezLa realización de esta práctica consistió en generar el arranque de un motor

trifásico desde botones en la PC, dicha práctica es fundamental que conozcamos,

debido a que este tipo conexiones se lleva a cabo en la industria muy

comúnmente, para la operación de procesos específicos. Cabe mencionar que su

elaboración debe ser continua para no olvidar ni tomar en cuenta los problemas

más frecuentes que surjan durante la práctica.


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Osvaldo Toribio DamiánEn la realización de esta práctica los conocimientos recibidos durante la clase se

asentaron y se logró constatar que los diagramas realmente funcionaran, además de que

es un fundamento básico en la industria saber realizar este tipo de controles.

Enrique Turrubiates CruzEn el armado de esta práctica encuentro que es mejor ocupar un relevador de

tiempo, ya que así se le da un tiempo para que realice el cambio de giro, se calibraría el

relevador de tiempo a unos pocos segundos unos 3-5 seg es mejor y además se previene

accidentes. Este tipo de circuitos son muy básicos pero nuestro poco conocimiento se me

hizo muy difícil, pero gracias a las explicaciones en clase voy comprendiendo más.

Edgar Montufar AcostaLa realización de esta práctica la encuentro muy interesante ya que se pone en

práctica lo de las máquinas de estado y como con el uso de ellas se puede realizar desde

simples programaciones a programaciones muy complejas como lo es el colisionador de

hadrones.


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BIBLIOGRAFÍA

“QUE ES LA ELECTRICIDAD”. Folleto editado por la Comisión Federal de Electricidad.

“BIBLIOTECA PRACTICA DE MOTORES ELÉCTRICOS”. Tomo 1 y Tomo 2, Autor: R. J. Lawrie, Editorial OCEANO/CENTRUM. “MOTORES ELÉCTRICOS, SELECCIÓN, APLICACIÓN Y MANTENIMIENTO”, Catálogo Técnico de Industrias IEM. “CONTROL DE MOTORES ELÉCTRICOS”. Autor: Walter N. Alerich, Editorial Diana. “CONTROL DE MOTORES ELÉCTRICOS”. Autor: Dr., M. en C. e Ing. Gilberto Enríquez Harper, Editorial Limusa – Noriega Editores. “FUNDAMENTOS DE CONTROL DE MOTORES”. Edición de SquareD. “DIAGRAMAS DE CIRCUITOS DE CONTROL Y DE ALAMBRADO”. Edición de SquareD.

“CATÁLOGO DE MOTORES ELÉCTRICOS, TIPO ROTOR JAULA DE ARDILLA Y TIPO ROTOR DEVANA DO”. Industrias IEM. “MOTORES ELÉCTRICOS EN BAJA TENSIÓN”. Catálogo general SIEMENS SD03 2003/2004. SquareD “Fundamentos de Control de Motores Eléctricos”. Tabla de capacidades eléctricas de arrancadores. Página 17. N. E. C. National Electrical Code 1993. Artículo: 430-32 (a) (1). Página: 70-400. NOM-001-SEDE-2005. Norma Oficial Mexicana de Instalaciones Eléctricas.

Diario Oficial de la Federación. Lunes 27 de septiembre de 1999. “Protección de Motores Eléctricos por medio de relevadores térmicos de sobre carga”. Paul T. Anderson, P.E. Developmen Engineer, Control Products Division Westinghouse Electric Corp. Beaver Pa. Traducción y adaptación: Industrias IEM., S.A. de C.V. SIEMENS, catálogo general de Motores Eléctricos 1993. SIEMENS, catálogo general de Motores Eléctricos 2001.