Mando Inversion de Giro de Motores Trifasicos, Monofasicos y DC

Proyecto Final de Instalaciones Eléctricas
2015





UNIVERSIDAD DEL AZUAY
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Fecha: 21-Enero-2015


GRUPO 3E3: Fernando Bermeo,
Pablo Cordero.
PROYECTO FINAL DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS.

OBJETIVOS
Adquirir conocimientos acerca de motores monofásicos, trifásicos y de corriente continua.
Desarrollar los conocimientos para elaborar circuitos eléctricos con motores.
MATERIALES

AutoCAD 2014
CADE simu

INFORMACIÓN PRELIMINAR
3.1 MOTOR ELÉCTRICO
El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor.
Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente. (WIKIPEDIA, 2014)

3.2 MOTOR MONOFÁSICO
Los motores monofásicos tienen un gran desarrollo debido a su gran aplicación en electrodomésticos, campo muy amplio en su gama de utilización, al que se suma la motorización, la industria en general y pequeñas máquinas herramienta.
Este tipo de motores tiene la particularidad de que pueden funcionar con redes monofásicas, lo que los hace imprescindibles en utilizaciones domésticas. (WIKIPEDIA, 2014)


Ilustración 1, MOTOR MONOFÁSICO
3.3 MOTOR TRIFÁSICO
Es una máquina eléctrica rotativa, capaz de convertir la energía eléctrica trifásica suministrada, en energía mecánica. La energía eléctrica trifásica origina campos magnéticos rotativos en el bobinado del estator (o parte fija del motor).

Los motores eléctricos trifásicos, se fabrican en las más diversas potencias, desde una fracción de caballo hasta varios miles de caballos de fuerza (HP), se los construye para prácticamente, todas las tensiones y frecuencias (50 y 60 Hz) normalizadas y muy a menudo, están equipados para trabajar a dos tensiones nominales distintas. Se emplean para accionar máquinas-herramienta, bombas, montacargas, ventiladores, grúas, maquinaria elevada, sopladores, etc. (WIKIPEDIA, 2014)


Ilustración 2, MOTOR TRIFÁSICO
3.4 MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA
El motor de corriente continua (denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor DC) es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo magnético.
(WIKIPEDIA, 2014)

Ilustración 3, MOTOR DC
4) DESARROLLO
4.1 ARRANQUE POR RESISTENCIAS ESTATÓRICAS
Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes. El estator da soporte mecánico al aparato y contiene los devanados principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas fijas (conocidas también como carbones). Si en el momento del arranque conectamos en serie resistencias, estas producirán una caída de tensión que consigue que la tensión del motor sea inferior a la nominal. Una vez que este se acerca a la velocidad de funcionamiento, las resistencias se cortocircuitan y el motor queda alimentado a tensión nominal. (WIKIPEDIA, 2014)

4.2 FRENADO DE MOTORES.
4.2.1 FRENADO DINAMICO
El freno dinámico se aplica cuando los motores eléctricos de tracción de un vehículo son usados como generadores para disminuir la velocidad de aquel. Se denomina freno reostático cuando la electricidad generada es disipada en forma de calor por medio de resistencias, y freno regenerativo cuando la energía producida es devuelta a la línea de alimentación o es almacenada en baterías para uso futuro. El freno dinámico reduce el desgaste de los componentes del sistema de freno convencional y, adicionalmente, puede reducir el consumo de energía. (WIKIPEDIA, 2014)

4.2.2 FRENADO POR CONTRACORRIENTE
Se trata de provocar un giro del campo magnético del estator obligando al rotor a que trate de invertir su dirección de giro, pero antes de que invierta el sentido de giro, cortaremos la alimentación de la contracorriente. Esto se puede conseguir bien mediante un temporizador, calculando previamente el tiempo necesario que necesitamos estar alimentando a contracorriente, o con un contacto de un detector de giro del motor, que al detectar el paro abre e impide que se siga alimentando el estator a contracorriente. (WIKIPEDIA, 2014)

4.3 MOTORES MONOFÁSICOS (ARRANQUE E INVERSION DE GIRO)

4.3.1 MOTOR MONOFÁSICO DE FASE PARTIDA
El motor de fase partida es uno de los distintos sistemas ideados para el arranque de los motores asíncronos monofásicos. Se basa en cambiar, al menos durante el arranque, el motor monofásico por un bifásico (que puede arrancar sólo). El motor dispone de dos devanados, el principal y el auxiliar; además, lleva incorporado un interruptor centrífugo cuya función es la de desconectar el devanado auxiliar después del arranque del motor.1 Además del motor de fase partida existen otros sistemas para arrancar motores monofásicos como es el caso de motores de arranque por condensador. (WIKIPEDIA, 2014)



Ilustración 4, ESQUEMA MOTOR FASE PARTIDA

4.3.2 MOTOR MONOFÁSICO DE OPERACIÓN CONTINUA POR CAPACITOR
Este tipo de motor tiene dos devanados permanentes que, en general, se arrollan con alambre de un mismo diámetro y el mismo número de vuelta, es decir, los devanados son idénticos.
Ya que trabaja en forma continua como motor de arranque por capacitor no se necesita interruptor centrifugo. Los motores de este tipo arrancan y trabajan en virtud de la descomposición del fase de cuadratura que producen los dos devanados idénticos desplazados en tiempo y espacio. En consecuencia, no tiene el alto par de marcha normal que producen los motores ya sea de arranque por capacitor o de arranque por resistencia.
El capacitor que se usa se diseña para el servicio continuo y es del tipo de baño de aceite. El valor del capacitor se basa más en su característica de marcha óptima que en la de arranque. Al instante de arranque, la corriente en la rama capacitiva es muy baja. El resultado es que estos motores, a diferencia de los de arranque por capacitor, tienen par de arranque muy deficiente, de entre 50 a 100 por ciento del par nominal, dependiendo de la resistencia del rotor. (WIKIPEDIA, 2014)




Ilustración 5, MOTOR DE OPERACIÓN POR CAPACITOR







4.3.3 MOTOR MONOFÁSICO DE ARRANQUE POR CAPACITOR
Estos motores monofásicos de corriente alterna cuyo rango va de fracciones de HP hasta 15 HP., se usan ampliamente con muchas aplicaciones de tipo monofásico tales como accionamiento a máquinas y herramientas como pueden ser taladros, pulidoras, motobombas, etc. Este motor es similar en su construcción al de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con su devanado de arranque.
Los motores de arranque con capacitor están equipados también como los de fase partida, con devanado de trabajo y arranque, pero el motor tiene un condensador (capacitor), que permite tener mayor par de arranque. El capacitor se conecta en serie con el devanado de arranque y el interruptor centrífugo. (WIKIPEDIA, 2014)

Ilustración 6, MOTOR DE ARRANQUE POR CAPACITOR
4.4 MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA (INVERSIÓN DE GIRO Y ARRANQUE)
4.4.1 MOTOR DC CON EXCITACIÓN EN SERIE
El motor serie o motor de excitación en serie, es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el bobinado inducido y el devanado inductor o de excitación van conectados en serie. El voltaje aplicado es constante, mientras que el campo de excitación aumenta con la carga, puesto que la corriente es la misma corriente de excitación. El flujo aumenta en proporción a la corriente en la armadura, como el flujo crece con la carga, la velocidad cae a medida que aumenta esa carga. (WIKIPEDIA, 2014)

Ilustración 7, MOTOR DC CON EXCITACIÓN EN SERIE
4.4.2 MOTOR DC CON EXCITACIÓN EN DERIVACION O SHUNT
El motor shunt o motor de excitación en paralelo es un motor eléctrico de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar. Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande. (WIKIPEDIA, 2014)



Ilustración 8, MOTOR CON EXCITACION SHUNT

4.4.3 MOTOR DC CON EXCITACIÓN COMPUESTA
Un motor compound (o motor de excitación compuesta) es un Motor eléctrico de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados: inducido, inductor serie e inductor auxiliar.
Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la corriente de armadura. (WIKIPEDIA, 2014)


Ilustración 9, MOTOR COMPOUND
4.4.3 MOTOR UNIVERSAL
El motor monofásico universal es un tipo de motor eléctrico que puede funcionar tanto con corriente continua (C.C.) como con corriente alterna. (A.C.)
Es similar a la de un motor en serie de corriente continua, aunque con muchas y variadas modificaciones:
Los núcleos polares, y todo el circuito magnético, están construidos con chapas de hierro al silicio aisladas y apiladas para reducir la pérdidas de energía por corrientes parásitas que se producen a causa de las variaciones del flujo magnético cuando se conecta a una red de corriente alterna.
Menor número de espiras en el inductor con el fin de no saturar magnéticamente su núcleo y disminuir así las pérdidas por corrientes de Foucault y por histéresis, aumentar la intensidad de corriente y, por lo tanto, el par motor y mejorar el factor de potencia.
Mayor número de espiras en el inducido para compensar la disminución del flujo debido al menor número de espiras del inductor. (UNICROM, 2014)


Ilustración 10, MOTOR UNIVERSAL


5) FUNCIONAMIENTO Y ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA
5.1 ARRANQUE POR RESISTENCIAS ESTATÓRICAS
5.1.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA





5.1.2 FUNCIONAMIENTO
Al pulsar S1, activaremos la bobina del contactor C1, la cual encenderá el motor bajo el efecto de una caída de tensión debido a los dos grupos de resistencias estatóricas R1 y R2. Al pulsar S2, activaremos la bobina del contactor C2, el cual reducirá la caída de tensión a solo un grupo de resistencias estatóricas R2. Al pulsar S3 activaremos la bobina del contactor C3 la cuál provocará que el motor trifásico sea alimentado sin ninguna caída de tensión.

5.2 FRENADO DINÁMICO DE UN MOTOR TRIFÁSICO
5.2.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA






5.2.2 FUNCIONAMIENTO
Al presionar el pulsante S1, activaremos la bobina del contactor auxiliar C3 y al mismo tiempo la bobina del contactor C1, la cual encenderá el motor trifásico. Al presionar el pulsante S2 activaremos la bobina del contactor C2 de esta manera se alimentará con corriente continua al motor, lo cual causará el paro total del motor. Ésta inyección de corriente continua se da gracias al puente rectificador PG. Pasado cierto tiempo el relé temporizado RT desactivará la bobina C2 y el motor volverá a arrancar normalmente. Éste ciclo durará hasta que pulsemos S0 o pulsante de paro para detener al motor indefinidamente.
5.3 FRENADO DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR CONTRACORRIENTE
5.3.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA




5.3.2 FUNCIONAMIENTO
Al presionar S1, activaremos la bobina del contactor C1, encendiendo al motor trifásico. Al pulsar S2 la bobina del contactor C2 se activará produciendo y se dará una inversión de giro o contracorriente que pasará a través de las resistencias lo cual irá frenando lentamente al motor y el contacto de velocidad del motor Ø se abrirá. Debemos tomar en cuenta que el relé de sobrecarga O/L tiene que ir antes de los contactores C1 y C2, ya que al producirse el frenado y al estar conectado después de C1 y C2 suele saltar la protección, para evitar esto se lo coloca antes de ambos contactores.

5.4 ARRANQUE E INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR MONOFÁSICO DE ARRANQUE POR CAPACITOR AUTOMÁTICO
5.4.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA





5.4.2 FUNCIONAMIENTO
Al pulsar S1, activaremos la bobina del contactor auxiliar C1, el relé temporizado RT y la bobina del contactor CD; de esta manera se encenderá el motor con sentido de giro hacia la derecha, después del tiempo programado en el relé temporizado RT, se apagará CD y se activará la bobina del contactor CI, provocando el cambio o la inversión de giro del motor monofásico M1Ø. Para apagar definitivamente el circuito deberemos pulsar S0 o llamado pulsante de paro.

5.5 ARRANQUE E INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR MONOFÁSICO DE FASE PARTIDA AUTOMÁTICO
5.5.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA







5.5.2 FUNCIONAMIENTO
Al pulsar S1, activaremos la bobina del contactor auxiliar C1, el relé temporizado RT y la bobina del contactor CD; de esta manera se encenderá el motor con sentido de giro hacia la derecha, después del tiempo programado en el relé temporizado RT, se apagará CD y se activará la bobina del contactor CI, provocando el cambio o la inversión de giro del motor monofásico M1Ø. Para apagar definitivamente el circuito deberemos pulsar S0 o llamado pulsante de paro. El motor para un giro normal deberá tener conectado entre si los terminales T1 con el T5 y el T2 con el T8; para invertir el giro solo cambiamos las conexiones a: T1 con el T8 y el T2 con el T5.
5.6 ARRANQUE E INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR MONOFÁSICO DE OPERACIÓN CONTINUA POR CAPACITOR AUTOMÁTICO
5.6.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA




5.6.2 FUNCIONAMIENTO
Al pulsar S1, activaremos la bobina del contactor auxiliar C1, el relé temporizado RT y la bobina del contactor CD; de esta manera se encenderá el motor con sentido de giro hacia la derecha, después del tiempo programado en el relé temporizado RT, se apagará CD y se activará la bobina del contactor CI, provocando el cambio o la inversión de giro del motor monofásico M1Ø. Para apagar definitivamente el circuito deberemos pulsar S0 o llamado pulsante de paro.
5.7 ARRANQUE E INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA POR EXCITACIÓN EN SERIE
5.7.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA




5.7.2 FUNCIONAMIENTO
Al pulsar S1, las bobinas del contactores C1 Y C2 se activan produciendo la marcha del motor con sentido de giro hacia la derecha. El motor tendrá el bobinado inducido y el devanado inductor o de excitación conectados en serie. El bobinado inducido siempre estará energizado por el contactor C1. Al pulsar S2, se activará la bobina del contactor C3 produciendo el cambio de giro del motor de corriente continua M. Para el sentido de giro de la derecha deberán estar funcionando los contactores C1 y C2, mientras que para el sentido de giro a la izquierda deberán estar funcionando los contactores C1 y C3.

5.8 ARRANQUE E INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA POR EXCITACIÓN EN PARALELO
5.8.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA





5.8.2 FUNCIONAMIENTO
Al pulsar S1, las bobinas del contactores C1 Y C2 se activan produciendo la marcha del motor con sentido de giro hacia la derecha. El motor tendrá el bobinado inducido y el devanado inductor o de excitación conectados en paralelo. El bobinado inducido siempre estará energizado por el contactor C1. Al pulsar S2, se activará la bobina del contactor C3 produciendo el cambio de giro del motor de corriente continua M. Para el sentido de giro de la derecha deberán estar funcionando los contactores C1 y C2, mientras que para el sentido de giro a la izquierda deberán estar funcionando los contactores C1 y C3.
5.9 ARRANQUE E INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA POR EXCITACIÓN EN PARALELO
5.9.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA




5.9.2 FUNCIONAMIENTO
Al pulsar S1, las bobinas del contactores C1 Y C2 se activan produciendo la marcha del motor con sentido de giro hacia la derecha. El motor tendrá dos bobinados inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación con el circuito formado por los bobinados: inducido, inductor serie e inductor auxiliar. Los bobinados inducidos siempre estarán energizados por los contactores C1 y C2. Al pulsar S2, se activará la bobina del contactor C3 produciendo el cambio de giro del motor de corriente continua M. Para el sentido de giro a la derecha deberán estar funcionando los contactores C1, C2 y C3; en cambio para el sentido giro a la izquierda deberán estar funcionando los contactores C1, C2 y C4.













5.10 ARRANQUE E INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR UNIVERSAL EN CD Y CA AUTOMÁTICO
5.10.1 ESQUEMAS DE MANDO Y DE FUERZA





5.10.2 FUNCIONAMIENTO
Al pulsar S1, activaremos la bobina del contactor auxiliar C1, el relé temporizado RT y la bobina del contactor CD; de esta manera se encenderá el motor con sentido de giro hacia la derecha, después del tiempo programado en el relé temporizado RT, se apagará CD y se activará la bobina del contactor CI, provocando el cambio o la inversión de giro del motor universal M.U. Para apagar definitivamente el circuito deberemos pulsar S0 o llamado pulsante de paro. Cuando se activa el contactor CI se cambiará la polaridad del devanado estatórico L1 por lo que se invertirá el giro.

REFERENCIAS
Miliarium. (17 de 11 de 2014). Miliarium. Obtenido de http://www.miliarium.com
UNCHESE. (01 de 06 de 2014). UNCHESE. Obtenido de www.unchese.com
UNICROM. (07 de 03 de 2014). UNICROM. Obtenido de www.unicrom.com
WIKIPEDIA. (06 de 05 de 2014). WIKIPEDIA. Obtenido de WIKIPEDIA: www.wikipedia.com


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