Arranque Con Inversion.docx

ÍNDICE DE FÍGURAS DE LA SIMULACIÓN

Alimentación L1 L2 L3 PE

FUSIBLES III 4 Contactores III KMD, KME,KMI, KMT

Disyuntor III.

Motor trifásico Y-D Cables para L1,L2,L3,PE

I.

INTRODUCCIÓN

El motor arranca en estrella y funciona en triángulo. Los motores estrella triángulo, o sea, los que tienen los puntos para conexión (Y→∆) en el exterior, se usan principalmente para impulsar cargas centrífugas tales como ventiladores, sopladores, bombas centrífugas, etc. y en aplicaciones donde se requiera un torque de arranque reducido. Si bien la corriente en el arranque y la corriente de línea son menores al conectarse en estrella que cuando se conecta en triángulo, la corriente del bobinado es menor que la de la línea cuando se conecta en triángulo. A causa de esto, los relevadores de sobrecarga se deben seleccionar con base en la corriente del devanado y no a la corriente a plena carga de la conexión triángulo. Esto es, la corriente a plena carga se divide por 1,73. La transferencia automática de estrella a triángulo se hace por medio de un controlador de tiempo.

II.

OBJETIVOS

General: 1. Ejecutar el circuito para un arranque estrella triángulo con inversión de giro de un motor trifásico, empleando ARDUINO UNO.

Específicos: 2. Realizar el esquema de conexión para arranque estrella-triángulo para un motor trifásico en un protoboard. 3. Realizar el circuito de fuerza para un arranque estrella triángulo para u motor trifásico en el módulo de máquinas eléctricas

III.

MARCO TEÓRICO

1. MOTORES TRIFÁSICOS A.C Dentro de los motores de corriente alterna, se puede mencionar a los motores trifásicos, asíncronos y sincrónicos. Además, los motores trifásicos presentan ciertas características en común, como las mencionadas a continuación: o En base a su tensión: Estos motores suelen ser de 220V y 380V, para máquinas de pequeña y mediana potencia, siendo considerados de baja tensión. No sobrepasan los 600Kw a 1500 r.p.m. Los motores de mayor tensión, son dedicados para grandes potencias y los consideramos como motores de alta tensión. Los motores que admiten las conexiones estrella-triángulo, son alimentados por dos tensiones diferentes, 220V y 380V, siendo especificado en su placa de características. o En base a su frecuencia: La frecuencia considerada en Europa es de 50Hz, mientras que en Estados Unidos y otros estados se utilizan 60Hz. Cabe mencionar que, aunque la frecuencia de red tenga fluctuaciones, siempre que no superen el 1%, el motor rendirá perfectamente. o En base a la velocidad: Son construidos para velocidades que corresponden directamente con las polaridades de bobinado y la frecuencia de la red. o En base a la intensidad: Absorbe de la red la intensidad necesaria, dependiendo sobretodo de la fase en la que se encuentre. Es por ello que existen distintos modos de arranque, parar lograr un ahorro de energía y protección del motor. o En base a la sobrecarga: Son capaces de asumir un incremento de la intensidad de hasta 1.5 veces la intensidad nominal, sin sufrir ningún daño durante dos minutos. o En base al rendimiento: El rendimiento de estos motores se calcula en sus valores nominales, los cuales están indicados en su placa de características. Presentan además, pérdidas de entrehierro, por rozamiento, por temperatura y en el círculo magnético.

Ilustración 1: Motor Trifásico A.C

2. TIPOS DE ARRANQUES DE MOTOR Las conexiones de un motor son muy sencillas de realizar, para ello el fabricante presenta en la carcasa del motor una caja de conexiones con seis bornes, en la que se harán las conexiones necesarias, dependiendo si la conexión es tipo estrella o una conexión tipo triángulo. Los motores en AC dependen de un sistema trifásico (tres líneas de energía) para su funcionamiento. Disposición de los Dipolos: La combinación entre líneas para el arranque delta se hace cortocircuitando U1 con W2, V1 con U2 y finalmente W1 con V2, mientras que la combinación entre líneas para el arranque estrella se realiza cortocircuitando U1, V1 Y W1.

Ilustración 2: Tipos de arranque de motor trifásico

3. ARRANQUE ESTRELLA –TRIÁNGULO Consiste en conectar primero el motor en estrella para, una vez arrancado, conmutar a la conexión triangulo. Con el arranque directo de un motor, se absorbe elevadas corrientes en el momento de conectar a la red, equivalente hasta 8 veces el valor de la intensidad nominal, mientras que al ejecutar un arranque en estrellatriángulo, se consigue que la intensidad disminuya a la tercera parte con respecto al arranque directo.

Sistema de arranque Estrella-Triángulo: La secuencia de arranque comienza en configuración estrella, generando una tensión en cada una de las bobinas del estator √3 veces menor que la nominal, con una reducción proporcional de la corriente nominal. Una vez que el motor alcanza entre el 70 u 80% de la velocidad nominal, se desconecta el acoplamiento de estrella para realizar la conmutación a configuración triángulo, momento en que el motor opera en condiciones nominales. Si la conmutación estrella-triángulo no se ejecuta en el porcentaje ya nombrado de la velocidad nominal, la intensidad pico alcanzará valores muy elevados, provocando la parada del motor y con gran probabilidad de daño en los devanados del mismo.

Conexión en triángulo y estrella: Para evitar el golpe de intensidad, se procede a arrancar de forma más suave el motor. Inicialmente, la conexión debe ser de menor tensión, para que el motor tome una velocidad antes de conectar la tensión nominal; de esta forma se consigue una fuerza contraelectromotriz antes de aplicar la tensión nominal en sus bornes. En la caja de bornes del motor, se encuentran dos terminales de cada uno de los devanados del estator, con la indicación de dos tensiones nominales de funcionamiento; una de ellas (la mayor) suministrará la potencia nominal cuando se conecte en estrella, y la otra (la menor), lo hará si se conecta en triángulo, de forma que si la red dispone de una tensión menor, se puede conectar en estrella para conseguir un arranque más suave, en vez de conectarlo en triángulo con una tensión menor, y cambiar a triángulo para obtener la potencia nominal una vez en marcha. Para esto se hace un montaje en el que se usan tres contactores, uno de ellos para alimentar al motor y los otros dos para conectar los devanados en las configuraciones establecidas: estrella para el arranque y triángulo en el funcionamiento normal.

4. CONEXIÓN E INVERSIÓN DEL SENTIDO DE GIRO EN UN MOTOR Para conseguir invertir el sentido de giro de un motor, se debe invertir el sentido del campo magnético giratorio generado por sus bobinas, esto se consigue invirtiendo la conexión de dos de las tres fases del motor. Esto se realiza normalmente utilizando automatismos a base de contactores. Al invertir dos fases de alimentación, lo que se está haciendo en realidad es invertir la secuencia de fases de la línea trifásica de alimentación al motor. Si se alimenta un motor trifásico, se pueden dar las siguientes combinaciones en el orden de las fases de alimentación Secuencia positiva de fases: Secuencia positiva de fases: Sentido de giro Horario: a) L1 L2 L3 b) L2 L3 L1 c) L3 L1 L2 Secuencia negativa de fases: Sentido de giro anti horario: d) L3 L2 L1 e) L2 L1 L3 f) L3 L2 L1 19

El motor realiza el arranque estrella-triángulo en sentido horario o en sentido antihorario, según las órdenes asignadas por los micropulsadores.

5. CONTACTORES Componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de control, en caso de ser contactores instantáneos esto ocurre tan pronto se energice la bobina. Es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción.

6. ARDUINO UNO Arduino es una plataforma para prototipado de electrónica basada en hardware y software libre y fácil de utilizar. Podemos construir circuitos electrónicos y programarlos con esta placa. Las principales características que podemos encontrar en nuestra placa de Arduino UNO son las siguientes:   

El microcontrolador es un circuito integrado programable capaz de realizar operaciones matemáticas complejas a gran velocidad. La alimentación de una placa de Arduino es mediante el puerto USB mientras se está programando. Tanto las entradas como las salidas dotan al sistema de información y realizan diferentes actuaciones.

Por otro lado, contiene la siguiente distribución de pines: 

  

Dispone de 14 pines digitales que pueden ser configurados como entradas o salidas, de los cuales (serigrafiadas con el símbolo ~) pueden ser utilizados como señales digitales PWM 6 pines. Dispone de 6 pines analógicos serigrafiadas desde A0 hasta A5 para las entradas analógicas. Dispone de 3 pines GND para conectar a tierra nuestros circuitos. Dispone de 2 pines de alimentación de 5V y 3.3V respectivamente.

7. MÓDULO DE 4 RELÉS PARA ARDUINO Se trata de un módulo de 4 relés (o relays) que funcionan a 5 Voltios, capaces de manejar cargas de hasta 10 Amperes en 250 Voltios, convenientemente aislados mediante optoacopladores de las entradas, las que cuentan con Leds individuales que sirven como indicadores de estado. Esta placa cuenta con las siguientes características:       

1 conector de entradas (IN1 a IN4) y alimentación (GND es masa o negativo y Vcc es el positivo). 4 Leds que indican el estado de las entradas 1 jumper selector para la alimentación de los relés 4optoacopladores del tipo FL817C 4 diodos de protección 4 relés con bobinas de 5V y contactos capaces de controlar hasta 10 Amperes en una tensión de 250V 4 borneras, con tres contactos cada una (Común, Normal abierto y Normal cerrado), para las salidas de los relés

8. MICROPULSADORES Son un 1/4 ” por cada lado, son bastante económicos y se pueden ‘pinchar’ directamente en una placa de prototipado. Estos dispositivos mecánicos tienen 4 patillas, que pueden hacernos pensar que hay 4 cables que son EN y AP, pero, de hecho, dos de cada lado en realidad dentro están unidos. Por tanto, realmente, este pulsador es solamente un pulsador de 2 cables

IV.

CIRCUITO POR UTILIZAR

V.

MATERIALES Y EQUIPOS MATERIALES

EQUIPOS

2 1

Micropulsadores

1

Multitester digital

Protoboard

1

PC

1

Arduino UNO

1

Cable USB para Arduino

12

Cables de conexión para montaje

1

6

Foquitos LEDS

7

Resistencias de 10K

1

Módulo de Relés para ARDUINO 5V

Fuente de alimentación

1. MATERIALES

2. EQUIPOS

VI.

HERRAMIENTAS 1

Alicate de corte

1

Alicate de punta plana

1

Destornillador plano

1

Destornillador estrella

VII. PROCEDIMIENTO 1. Verificar materiales a emplear. 2. Implementar circuito en protoboard según esquema. 3. En el primer circuito, hacer la conexión de la pantalla LCD con el ARDUINO UNO. 4. Luego realizar la conexión del circuito de los LEDS, los micropulsadores y resistencias y agregarlo a la conexión anterior en el ARDUINO UNO.

5. Previamente haber realizado el circuito de Fuerza para arranque de motor estrella triángulo con inversión de giro del motor en el módulo. 6. Emplear el software ARDUINO y desarrollar la programación para “arranque de motor estrella-triángulo con inversión de giro 7. Finalmente, con el módulo de relés para ARDUINO UNO, unir el circuito de Fuerza a toda la conexión y programación con ARDUINO. No olvidar configurar la fuente de alimentación a 5v.

VIII. RESULTADOS 1. Definición de variables y void setup

2. Programación void loop

IX.

RECOMENDACIONES Y OBSERVACIONES

1. Antes de utilizar los equipos pertenecientes al laboratorio de automatización y control el estudiante debe verificar el correcto funcionamiento de los equipos, para evitar cualquier polémica con el jefe de prácticas. 2. Al momento de montar un circuito eléctrico u electrónico sobre un protoboard tener en cuenta que:  no debe estar alimentado.  No debe haber metales cerca del circuito que se está montando  Verificar el valor de las resistencias  Verificar los terminales de alimentación del circuito integrado  Utilizar cables para montar circuitos en un protoboard  Una vez montado el circuito en el protoboard ajustar el valor de la tensión en la fuente de alimentación y conectarla el circuito. 3. Al trabajar con el multitester tener en cuenta  Se debe seleccionar adecuadamente el rango y el tipo de medición.  La medición de la tensión en un circuito se mide poniendo los terminales del multitester en paralelo con el elemento al cual se le quiere medir el voltaje. 4. Se presentan corrientes transitorias importantes en el momento del paso del acoplamiento estrella triángulo. Este inconveniente se elimina retardando un poco la conexión triángulo, pero cuidando que la pérdida de velocidad durante este tiempo no sea demasiado sensible. 5. La conmutación de estrella a triángulo debe realizarse tan pronto el motor alcance entre el 70% y 80% de su velocidad nominal, porque si ésta se produce demasiado pronto, la intensidad pico puede alcanzar picos muy altos, y en caso contrario podría provocar el paro del motor, con el peligro de dañar las bobinas.

X.

CONCLUSIONES

General: 1. Ejecutar el circuito para un arranque estrella triángulo con inversión de giro de un motor trifásico, empleando ARDUINO UNO.

Específicos: 2. Realizar el esquema de conexión para arranque estrella-triángulo para un motor trifásico en un protoboard. 3. Realizar el circuito de fuerza para un arranque estrella triángulo para u motor trifásico en el módulo de máquinas eléctricas

XI.

LINKOGRAFÍA

 https://etxesare.eu/euiti/segundo/fte/PL10.pdf?fbclid=IwAR2mjXC8HW4Uk2UK5NV9hITw m-kRvzKSYRIx_VAe0JPtVHcklDFj4dIUBEU  http://dspace.unl.edu.ec/jspui/bitstream/123456789/18149/1/Fernandez%20Machuca%2 C%20Byron%20Ignacio.pdf?fbclid=IwAR1YYnfarXZJpigMC-WrUe7DgQFmpzc75wzXAf09g8j8bNa0w1UAJynbY8  http://www.etitudela.com/profesores/rbv/downloads/pr14estrellatrianguloconinversion2 009.pdf?fbclid=IwAR1iXSZ5jqUuaoG2jyHV_0d-M-bdrV-SODyuFHst9_uChb9t6UlLGsyrCeQ  https://es.slideshare.net/BrianCiudad/arranque-estrella-triangulo-con-inversion-degiro?fbclid=IwAR1JioN1WKQfn8mvVczHpJut8JuPjP0wxIgGxXfZONooDaGwtlvOU-2mMxM  https://es.pdfcoke.com/doc/116185749/Inversor-De-Giro-De-Motor-3M-Con-ArranqueDelta-%CE%94Estrella?fbclid=IwAR1JioN1WKQfn8mvVczHpJut8JuPjP0wxIgGxXfZONooDaGwtlvOU2mMxM  https://www.ecured.cu/Contactor_magn%C3%A9tico  https://aprendiendoarduino.wordpress.com/category/microcontrolador/  http://www.profetolocka.com.ar/2015/05/09/modulo-de-4-reles-para-arduino/

XII.

ANEXOS