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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA Departamento de eléctrica-electrónica

Control y automatización industrial GUÍA DE LABORATORIO

PRÁCTICAS

DOCENTE: Ing. Msc. Walter Cossio Cabrera AUXILIAR: Diego Mamani Fuentes CARRERA: Ing. Industrial

SEMESTRE II/2018 CBBA-BOLIVA

ÍNDICE  PRÁCTICA 1: Introducción - Pulsador, conmutador y piloto de señalización.  PRÁCTICA 2: Contactor.  PRÁCTICA 3: Temporizador.  PRÁCTICA 4: Arranque directo - Relé térmico.  PRÁCTICA 5: Arranque directo con inversión de giro - Relé de falta de fase.  PRÁCTICA 6: Arranque estrella/delta.  PRÁCTICA 7: Arranque con autotransformador.  PRÁCTICA 8: arrancador suave SIEMENS 3RW30 - Controladores.  PRÁCTICA 9: Fines de carrera – Sensores de proximidad.  ANEXO A. Temporizador programable COEL TW21. B. Temporizador programable ELKO CRM-93H. C. Arrancador suave SIEMENS 3RW30.

PRÁCTICA 1 SIMBOLOGIA – PULSADOR, CONMUTADOR Y PILOTO DE SEÑALIZACION I.

PRE-INFORME CONCEPTOS DE ELECTROTECNIA.    

Circuitos trifásicos (estrella-delta). Potencia activa. Potencia reactiva. Factor de potencia.

INVESTIGAR    

Parámetros eléctricos (corriente, tensión, potencia, frecuencia, energía, resistencia, etc.). Motores eléctricos jaula de ardilla. Placa característica de un motor eléctrico jaula de ardilla. Aplicación del motor eléctrico jaula de ardilla.

PULSADOR    

Simbología. Característica física (representación gráfica). Color y tipos de pulsadores. Aplicación.

PILOTO DE SEÑALIZACIÓN    

Simbología. Característica física. Colores de señalización (significado de cada color). Aplicación.

CONMUTADOR    

Simbología. Característica física. Tipos de conmutador. Aplicación.

SIMULADOR  

CADE simu (instalar) AUTOMATION studio

II.

PRÁCTICA EN LABORATORIO  Recomendaciones.  

Cuidado personal. Cuidado de los equipos.

 Identificación de los equipos del laboratorio.  

Clasificación de los equipos. Característica física de los equipos.

 Instrucciones para el armado de circuitos. Para armar los circuitos, seguir obligatoriamente los siguientes pasos: 1) Verificar que el tablero este sin energía. 2) Identificar los equipos que se usaran para el armado del circuito. 3) Realizar el cableado del circuito. 4) Solicitar la revisión del circuito al encargado del laboratorio. 5) Analizar el funcionamiento del circuito. 6) Energizar el circuito.

III.

INFORME

1. Explique el funcionamiento de todos los circuitos de la PRÁCTICA 1. 2. Realizar la simulación de todos los circuitos en “CADE simu” o “AUTOMATION studio”. 3. Mencione los equipos que se tiene en el laboratorio e indique la aplicación de cada uno de ellos. 4. Indique que corriente es más peligrosa (alterna o continua) y ¿por qué? 5. ¿Cuál es la diferencia entre tensión nominal y tensión de servicio? 6. Explique en sus palabras, qué entiende por corto circuito. 7. Enumere y explique los datos que existe en la placa de un motor. 8. Explique en sus palabras, qué entiende por factor de potencia. 9. ¿Cuál es la diferencia entre una red monofásica y trifásica? 10. ¿Cuál es la diferencia entre fase y neutro? 11. ¿Cuáles son las energías que consume un motor y para qué sirve cada una de ellas? 12. ¿Cuáles son los tipos de conexión de un motor eléctrico? 13. ¿Cómo se realiza el control de velocidad de motores jaula de ardilla de corriente alterna? 14. Mencione al menos 5 fabricantes de equipos eléctricos y la procedencia de los mismos. 15. Explique: IP 54 (grado de protección).

PRÁCTICA 2 CONTACTOR Y FINES DE CARRERA

I.

PRE-INFORME Investigue y explique sobre los siguientes puntos. Use dibujos, gráficos, etc. si fuera necesario. 1.

CONTACTOR      

Simbología. Principio de funcionamiento. Características físicas. Partes de un contactor. Aplicación. Categoría de servicio.

II.

PRÁCTICA EN LABORATORIO.

III.

INFORME

1. Explique el funcionamiento de todos los circuitos de la PRÁCTICA 2. 2. Realizar la simulación de los circuitos. 3. Explique el funcionamiento del siguiente circuito.

4. En el siguiente circuito: a) Explique el funcionamiento del circuito y mencione una aplicación para el mismo. b) ¿Qué pasa en el circuito si se pulsan dos pulsadores de marcha al mismo tiempo? c) ¿Cuál es la función que cumplen los pilotos?

5. En el siguiente circuito: a) Explique el funcionamiento del circuito. b) ¿Qué función cumplen los contactos I1 y D1? c) ¿Qué pasa en el circuito de potencia si se activa al mismo tiempo los contactores I y D?

6. ¿Cuantos contactos auxiliares tiene un contactor? 7. Sí un contactor tiene 3 contactos auxiliares cerrados, ¿Cuáles serían los números de sus bornes? 8. Sí en la placa del contactor dice AC1, i = 20 A y AC3, i = 10 A; ¿qué significado tienen esos valores? 9. ¿Con qué valor de tensión comercial se alimenta a las bobinas de los contactores? 10. ¿Cuál es la diferencia entre un contactor de potencia y contactor auxiliar? 11. Explique en sus palabras que entiende por autoenclavamiento.

PRÁCTICA 3 TEMPORIZADOR

I.

PRE-INFORME Investigue y explique sobre los siguientes puntos. Use dibujos, gráficos, etc. si fuera necesario

1. TEMPORIZADORES      

Tipos de temporizadores. Simbología de cada tipo de temporizador. Diagrama de tiempo de cada tipo de temporizador. Aplicación de cada tipo de temporizador. Temporizador programable COEL TW21 (modos de trabajo; conexión; diagrama de tiempo; aplicacion). Temporizador programable ELKO CRM 93H

II.

PRÁCTICA EN LABORATORIO

III.

INFORME 1. Explique el funcionamiento de todos los circuitos de la PRÁCTICA 3. 2. Realizar la simulación de los circuitos. 3. Explique el funcionamiento del siguiente circuito y corrija el error.

4. En el siguiente circuito: Grafique el funcionamiento del piloto1 en un diagrama de tiempo. (1=prendido; 0=apagado)

5.

Explique el funcionamiento del circuito y realice un diagrama de tiempo que explique el funcionamiento del motor 2.

6. Explique en sus palabras el funcionamiento de todos los modos de trabajo del temporizador programable ELKO CRM-93H.

7. Explique en sus palabras el funcionamiento de todos los modos de trabajo del temporizador programable COEL TW21.

PRÁCTICA 4 ARRANQUE DIRECTO – RELE TERMICO I.

PRE-INFORME Investigue y explique sobre los siguientes puntos. Use dibujos gráficos, etc. si fuera necesario.

1. ARRANQUE DIRECTO     

Condiciones para realizar un arranque directo en motores trifásicos jaula de ardilla. Ventajas y desventajas de un arranque directo en motores trifásicos jaula de ardilla. Aplicación. Diagrama eléctrico del arranque directo para motor trifásico jaula de ardilla. Para un arranque directo, explique: o Curva de corriente del motor en función de la velocidad. o Curva de par motor en función de la velocidad. o Curva de tensión del motor en función del tiempo.

2. RELE TERMICO     

Simbología. Parámetros de ajuste. Tipos de relé térmico. Función. Modo de conexión.

3. RELE DE SOBRE Y SUB TENSIÓN    

Simbología. Parámetros de ajuste. Conexión. Aplicación.

II.

PRÁCTICA EN LABORATORIO

 EJERCICIO 1: Arranque directo con relé térmico.

 EJERCICIO 2: stand by.

 EJERCICIO 3: Arranque sucesivo de dos motores.

 EJERCICIO 4: Arranque directo desde dos tableros (RED 220V).

III.

INFORME

1. Explique el funcionamiento de todos los circuitos de la PRÁCTICA 4. 2. Realizar la simulación de los circuitos. 3. Explique el funcionamiento del siguiente circuito y mencione una aplicación del mismo.

4. En el siguiente circuito: a) Explique su funcionamiento. b) ¿El motor se debe conectar en estrella o delta? Explique la razón de su elección.

5. Explique el funcionamiento del siguiente circuito.

6. Explique el funcionamiento del siguiente circuito e indique la diferencia con el circuito de la pregunta 4.

7. ¿Por qué un motor consume aproximadamente (4-7)*In, cuando se traba? 8. ¿Cuáles son los tipos de arranque de un motor monofásico? 9. ¿Cuál es la ventaja y desventaja operativa de un motor de corriente continua respecto a un motor de corriente alterna del tipo jaula de ardilla? 10. ¿Cuál es la diferencia entre un motor jaula de ardilla y un motor rotor bobinado? 11. ¿Cuál es la tolerancia de tensión y frecuencia para un motor(Tnominal=220v; Fnominal=50hz)? 12. Explique por qué no se debe realizar un arranque directo en motores trifásicos grandes del tipo jaula de ardilla. 13. Indique la relación que existe entre: tensión-corriente; tensión-torque en un motor de inducción. 14. Explique cómo afecta al motor, la altura sobre el nivel del mar y la temperatura del ambiente. 15. Explique qué es un circuito de potencia y un circuito de mando.

PRÁCTICA 5 ARRANQUE DIRECTO CON INVERSION DE GIRO – RELE DE FALTA DE FASE I.

PRE-INFORME Investigue y explique sobre los siguientes puntos. Use dibujos gráficos, etc. si fuera necesario.

1. INVERSION DE GIRO.      

Condiciones necesarias para inversión de giro, en motores trifásicos jaula de ardilla. Condición de eje detenido del motor. Tiempo de parada libre de un motor jaula de ardilla. Campo magnético giratorio de un motor jaula de ardilla. Diagrama eléctrico de un motor trifasico pequeño jaula de ardilla. Aplicación.

2. RELE DE FALTA DE FASE   

Modo de conexión. Simbología. Aplicación.

II.

PRÁCTICA EN LABORATORIO

 EJERCICIO 1: Inversión de giro con relé de falta de fase.

 EJERCICIO 2: Inversión de giro con condición de eje detenido.

 EJERCICIO 3: Inversión de giro automático (RED 220V).

 EJERCICIO 4: Operación automática y manual.

III.

INFORME 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Explique el funcionamiento de los circuitos de la PRACTICA 5. Realizar la simulación de los circuitos. ¿Qué pasa con el motor si una fase queda desenergizada? Explique freno de un motor a contracorriente. Explique freno de un motor por corriente continua. ¿Cuáles son los efectos que sufre el motor si se desequilibran las tensiones de fase, de la red de alimentación? ¿Cuál es la función de un relé de falta de fase? detalle a que parte del circuito brinda protección este relé. En el siguiente circuito. a) b) c) d)

Explique el funcionamiento. Indique la función que cumple el temporizador “T” en el circuito. Indique la función de los contactos I2 y D2. ¿Por qué no se debe conectar al motor en estrella?

9.

En el siguiente circuito: a) Explique el funcionamiento del circuito. b) Realizar una gráfica en función del tiempo, que explique el funcionamiento del motor.

PRÁCTICA 6 ARRANQUE ESTRELLA/DELTA I.

PRE-INFORME Investigue y explique sobre los siguientes puntos. Use dibujos gráficos, etc. si fuera necesario.

1. ARRANQUE ESTRELLA-DELTA   

    

Condiciones necesarias para ejecutar un arranque estrella-delta. Ventajas y desventajas de un arranque delta-estrella. Para un arranque estrella/delta, explique: o Curva de corriente del motor en función de la velocidad. o Curva de par motor en función de la velocidad. o Curva de tensión del motor en función del tiempo. Características que debe tener el motor para realizar un arranque estrella-delta. Conexión delta y conexión estrella en un motor. Aplicaciones del arranque estrella-delta. Diagrama eléctrico de un arranque estrella-delta. Tiempo de aceleración del motor en un arranque estrella-delta.

II. 

PRÁCTICA EN LABORATORIO EJERCICIO 1: Arranque estrella/delta Modo 1.

 EJERCICIO 2: Arranque estrella/delta Modo 2.

 EJERCICIO 3: Arranque estrella/delta modo 3.

 EJERCICIO 4: Arranque estrella/delta con inversión de giro.

III.

INFORME 1. Explique el funcionamiento de todos los circuitos de la PRÁCTICA 6. 2. Realizar la simulación de los circuitos. 3. Explique el funcionamiento del siguiente circuito.

4. ¿Cuál es el objetivo de un arranque estrella-delta? 5. ¿Cuáles son las diferencias entre una conexión delta y una conexión estrella (parámetros eléctricos)? 6. Sí se tiene una red de 220V, trifásico; y se quiere realizar un arranque estrella/delta, ¿Qué características eléctricas debe tener el motor? 7. En un arranque estrella-delta, ¿por qué la corriente en estrella es 1/3 de la corriente en delta? 8. ¿Por qué no se aplica arranque estrella-delta a motores pequeños? 9. ¿Cuánto tiempo debe estar conectado el motor en estrella y por qué? 10. Sí se quiere realizar un arranque estrella-delta y la placa del motor indica 380V(∆)/660V(Y), ¿Cuál debe ser el valor de la tensión de alimentación? 11. ¿Por qué no se debe realizar el cambio de estrella a delta de forma instantánea?

12. Realice un diagrama de tiempo que explique el funcionamiento del motor en el circuito a continuación.

PRÁCTICA 7 ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR I.

PRE-INFORME

2. ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR   

   

Condiciones necesarias para realizar un arranque con autotransformador. Ventajas y desventajas de un arranque con autotransformador. Para un arranque con autotransformador, explique: o Curva de corriente del motor en función de la velocidad. o Curva de par motor en función de la velocidad. o Curva de tensión del motor en función del tiempo. Diagrama eléctrico de un arranque con autotransformador. Transformador Autotransformador Aplicación.

II. 

PRÁCTICA EN LABORATORIO EJERCICIO 1: Arranque con autotransformador - 1 TAP.

 EJERCICIO 2: Arranque con autotransformador - 2 TAP.

 EJERCICIO 3: Arranque con autotransformador e inversión de giro.

III.

INFORME 1. Explique el funcionamiento de todos los circuitos de la PRÁCTICA 7. 2. Explique el funcionamiento del siguiente circuito e indique la diferencia con el circuito del Ejercicio 1.

3. Explique cuanto tiempo debe estar conectado un autotransformador (cuando se realiza un arranque de un motor jaula de ardilla con autotransformador). 4. ¿Qué entiende por taps de un autotransformador? 5. ¿Que función cumple el autotransformador durante el arranque del motor? 6. ¿Cuál es la diferencia entre un transformador y un autotransformador? 7. ¿Por qué no se aplica arranque con autotransformador en motores pequeños?

8. En el siguiente circuito, nombrar los contactores del circuito de potencia en función al circuito de mando.

PRÁCTICA 8 ARRANCADOR SUAVE SIEMENS 3RW30 I.

PRE-INFORME Investigue y explique sobre los siguientes puntos. Use dibujos, gráficos, etc. si fuera necesario.

1. ARRANCADOR SUAVE SIEMENS 3RW30     

Leer el manual del arrancador suave SIEMENS 3RW30. Ventajas y desventajas un arrancador suave. Aplicación del arrancador suave 3RW30. Parámetros de ajuste del arrancador suave SIEMENS 3RW30. Para un arrancador suave, explique: o Curva de corriente en función de la velocidad. o Curva de tensión en función del tiempo. o Curva de torque en función de la velocidad.

2. TERMOSTATO Y PRESOSTADO   

Parámetros de ajuste. Conexión. Aplicación.

3. RELE DE NIVEL   

Electrodos del rele de nivel. Conexión. Aplicación.

II.

PRÁCTICA EN LABORATORIO

 EJERCICIO 1: Puesta en marcha del motor mediante interruptor.



EJERCICIO 2: Puesta en marcha del motor mediante pulsadores.

 EJERCICIO 3: Arranque suave de dos motores.



EJERCICIO 4: arranque suave con inversión de giro.



EJERCICIO 6: Control de nivel de agua de un tanque.

III.

INFORME

1. Explique el funcionamiento de todos los circuitos de la PRÁCTICA 8. 2. Explique el funcionamiento del siguiente circuito y menciona al menos una aplicación para el mismo.

3. ¿En qué aplicaciones es ideal utilizar arrancadores suaves? ,y ¿en cuáles no es conveniente? 4. Realice una comparación de precios, entre todos los tipos de arranque ya vistos en las anteriores prácticas y el arranque con arrancador suave. 5. Mencione las diferencias que existen entre el arrancador suave 3RW30 y 3RW40. 6. Explique el control bifásico (control solo de dos fases) en un arrancador suave. 7. Mencione las ventajas y desventajas de un control bifásico respecto a un control trifásico en un arrancador suave. 8. Realizar un diagrama de: 

Tensión del motor en función del tiempo (en arranque directo, estrella/delta, con autotransformador y arranque suave).



Corriente del motor en función de la velocidad (en arranque directo, estrella/delta, con autotransformador y arranque suave).



Par motor en función de la velocidad (en arranque directo, estrella/delta, con autotransformador y arranque suave).

9. Explique el funcionamiento del siguiente circuito y grafique el funcionamiento del motor1 en función del tiempo.

PRÁCTICA 9 FINES DE CARRERA – SENSORES DE PROXIMIDAD

I.

PRE-INFORME Investigue y explique sobre los siguientes puntos. Use dibujos, gráficos, etc. si fuera necesario.

1.

FINES DE CARRERA     

2.

Tipos de fines de carrera. Mecanismo de funcionamiento. Simbología. Aplicación. Características físicas.

SENSORES INDUSTRIALES DE PROXIMIDAD     

Tipos de sensores. Simbología. Conexión de sensores de 2, 3 y 4 hilos (NPN; PNP). Aplicación de los sensores. Característica física.

II.



PRÁCTICA EN LABORATORIO

EJERCICIO 3: Parada del motor mediante el uso de fines de carrera.



EJERCICIO 2: Cinta transportadora con parada e inversión automática.



EJERCICIO 3: Cinta transportadora con parada en medio de la trayectoria del objeto.



EJERCICIO 5: Sensor de proximidad inductivo (PNP).



EJERCICIO 6: Sensor de proximidad inductivo (NPN).

III.

INFORME

1. Explique el funcionamiento de todos los circuitos de la PRÁCTICA 9. 2. Explique el funcionamiento del siguiente circuito:

3. 4. 5. 6. 7.

Mencione las diferencias (aplicación) entre un sensor inductivo y uno capacitivo. Explique el principio de funcionamiento de un sensor ultrasónico. ¿Cuál es la distancia máximo de sensado de un sensor fotoeléctrico? ¿Cuáles son los tipos de sensores fotoeléctricos? Explique el funcionamiento del siguiente circuito.