ARRANQUE DE MOTOR CON EL METODO DE CONEXIÓN ESTRELLA DELTA
POR ALEXANDER SULUAGA CARLOS PULGARIN JULIAN MORALES
ESTUDIANTES ESTUDIANTES DE TECNOLOGIA EN ELECTRONICA E LECTRONICA
DOCENTE JUAN GUILLERMO MEJIA ARANGO
INSTITUTO TECNOLÓGICO METROPOLITANO METROPOLITANO INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA UNIVERSITARIA FACULTAD DE INGENIERIAS TECNOLOGÍA EN ELECTRONICA MEDELLÍN 2010
CONTENIDO PAG
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FECHAS DE REALIZACIÓN INTRODUCCIÓN TEORÍA MÉTODO EXPERIMENTAL RESULTADOS DISCUSIÓN CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA
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FECHAS DE REALIZACIÓN Martes 24 de agosto y martes 7 de septiembre de 2010
INTRODUCCIÓN. El arranque directo de un motor absorbe elevadas corrientes, en el momento de conectarlo a la red, equivalente a 2.5 veces el valor de la In (corriente nominal), lo cual implicaría devanados eléctricamente mas robustos, dispositivos de control y protección de mayor rango, alimentadores de mayor capacidad, encareciendo los costos asociados en construcción e instalación de un motor, por esta razón el sistema de arranque directo no se utiliza en motores de mucha potencia. Especialmente en motores asíncronos, trifásicos, se utiliza el sistema de arranque denominado Estrella – Delta.
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TEORÍA Conexión Estrella. Consiste en unir entre un terminal de cada bobina y alimentar el otro terminal, para generar una tensión equivalente a la tensión entre fases dividida por el factor √3, entre los terminales de cada bobina.
Conexión Delta. Consiste en conectar en serie las bobinas y aplicar tensión equivalente a la tensión línea a línea.
Sistema de Arranque Estrella – Delta. La característica principal para ejecutar el arranque de un motor en configuración Estrella – Delta es que cada una de las bobinas sea independiente y sus extremos sean accesibles desde la placa del motor. La secuencia de arranque comienza en configuración estrella, generando una tensión en cada una de las bobinas de las bobinas del estator √3 menor que la nominal, con una reducción proporcional de la corriente (In). Una vez que el motor alcanza el 70% ú 80% de la velocidad nominal, se desconecta el acoplamiento en estrella para realizar la conmutación a configuración delta, momento a partir del cual el motor opera en condiciones nominales, sometido a una intensidad pico de muy poca duración, la cual no alcanza el valor pico de 2.5 In (intensidad nominal), que alcanzaría si se ejecutara el arranque directo. Sin embargo, este 4
aspecto carece de importancia en la mayoría de los casos, ya que la velocidad nominal se alcanza en pocos segundos. La conmutación estrella- delta debe realizarse al alcanzar entre un 70% ú 80% de la velocidad nominal, ya que de producirse antes, la intensidad pico alcanzaría valores muy elevados, provocando la parada del motor y con gran probabilidad de daño en los devanados del mismo. En la práctica, el tiempo de conmutación esta sujeto al par acelerador y a la inercia de las partes con las siguientes limitaciones. El relé térmico no tolerara tiempos prolongados, típicamente (30s). El motor tiene un límite de calentamiento. En motores superiores a los 40HP, se generan tensiones inducidas que permanecen en el motor después de que se ha realizado la desconexión en configuración estrella. Si se realizara de inmediato la conmutación a configuración delta, estas tensiones inducidas podrían estar en oposición de fase con la red de suministro y ser suficientemente elevadas, como para generar una corriente transitoria de gran magnitud. Este inconveniente, es salvado introduciendo un retardo durante la conmutación de estrella a delta, siempre y cuando durante este lapso, no se genere una perdida de velocidad significativa. Los contactores de red y delta, deben tener la capacidad para operar un 60% de la intensidad nominal del motor y el térmico debe de ajustarse al mismo porcentaje de intensidad. Tablas comparativas para voltajes y corrientes.
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MÉTODO EXPERIMENTAL En este apartado nos referimos a la práctica en si, siguiendo paso a paso el procedimiento para realizar y verificar las conexiones del sistema según las recomendaciones del tutor.
Durante el montaje se deben tener en cuenta los siguientes pasos:
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Conectar las entradas al plc e identificar cables.
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Conectar las salidas del plc e identificar cables.
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Conectar la alimentación eléctrica a los contactores e identificar cables.
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Realizar la alimentación eléctrica a los contactos #7 de los relés e identificar cables.
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Llevar las salidas de los relés de los contactos #6 a cada bobina de los contactores e identificar cables.
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Puentear las salidas de los contactores estrella y delta.
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Verificar que las bobinas estén conectadas correctamente U1-W2, V1-U2, W1-V2.
Durante la verificación se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones:
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Verificación del voltaje en el plc.
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Verificación de las entradas en el plc:
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Verificación de las salidas en el plc
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Verificación de la conexión contactores:
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Ensayar con el programa.
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Conectar la etapa de potencia.
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Chequeo del funcionamiento completo
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Hardware y diseño del programa Hardware Unidad Cantidad Cable # 14, En metros 8 Contactores 3 Estación M-P 1 Fusibles 3 Modulo PLC 1 Motor 3Q 1 Relés 3 Térmico 1 Programa
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SOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN AWL
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RESULTADOS En los resultados se observo lo planteado para la práctica aunque hubo unos inconvenientes en el programa pero la práctica se realizo tal cual lo esperado. DISCUSIÓN Los inconvenientes que se observaron en la práctica fueron: A. El diseño del programa. Como observamos en este escalón se espera activar una marca en caso de que se active manualmente o se quede bloqueado mecánicamente un contactor, lo cual en la simulación funciona perfecto. Pero teniendo en cuenta que la velocidad de lectura del PLC es demasiado rápida a comparación de la nuestra, el programa no funciona, porque este alcanza a leer el contacto y el auxiliar en un pequeño instante de tiempo, así este desactiva las salidas por la seguridad que hemos programado. En la grafica uno, vemos el error de programación. En la grafica dos, vemos la solución a esto debido a que los tiempos programados alcanzan a desactivar un contacto y a activar el otro y la única forma de activar la seguridad es manual o por atascamiento mecánico.
Grafica 1
Grafica 2 B. Corto circuito por activación de lo contactores: En la implementación de la práctica forzamos el contactor estrella mientras estaba en funcionamiento el contactor delta para cerciorarnos de la seguridad programada funcionaba perfectamente y si lo hizo protegió el PLC. Pero aunque se protege el PLC de daño alguno, esto no evita el cortocircuito físico entre los contactores el cual puede averiar uno de los contactores o el mismo motor del sistema en nuestro caso se daño un fusible el cual cumplió su función de evitar daños en cortocircuitos gracias a su velocidad de respuesta. 11
CONCLUSIONES Conforme la complejidad de los procesos industriales se creó la necesidad de modernizar las técnicas de control de los procesos, lo que llevó al nacimiento del PLC. Los PLC son dispositivos que ofrecen gran versatilidad en el control de las diferentes etapas dentro de los procesos industriales. Tienen la ventaja que todos estos procesos, incluyendo módulos remotos adicionales, pueden ser controlados con un dispositivo central que ocupa un especio reducido. Reducen el tiempo de programación o reprogramación del sistema de control, eliminando los procesos exhaustivos de alambrado que se debían de realizar antes del nacimiento del PLC. Los PLC ofrecen seguridad tanto al usuario como al proceso al cual es aplicado, ya que cuentan con dispositivos mecánicos y de programación con los que restringe el acceso a realizar cambios en el programa de control. Se tiene la opción de un control remoto del sistema global mediante el uso de una red, entre las cuales se pueden mencionar la MODBUS PLUS, MODBUS BUS, ETHERNET TCP/IP Y WEB SERVER. Cuentan con la opción de una interfaz gráfica con la que se logra un mejor entendimiento del proceso en tiempo real y a través del mismo se puede programar o reprogramar directamente con botones incorporados o con una pantalla táctil. Gracias a la implementación de software especializado para la PC, se puede programar el comportamiento de diferentes tipos de sistemas con los distintos lenguajes comerciales de una manera sencilla y eficaz. Los fabricantes ofrecen una gran variedad de configuraciones que pueden ser adaptadas a las diferentes necesidades de la industria y a cualquier aplicación en general. Las aplicaciones de los PLC son muy variadas por las características con que son diseñados, ya que pueden ir desde el control del timbre de una escuela hasta el control de un sistema de generación y distribución de energía eléctrica. En resumen, los Controladores Lógico Programables han llegado a ser una solución rápida, práctica, costo eficiente y versátil para las necesidades de la industria moderna. El método de arranque estrella delta se usa para reducir la corriente de arranque, así disminuyendo la tensión de arranque. El arranque directo está permitido para motores que posean una potencia inferior a 5.5 Kw Estrella delta es uno de los métodos más conocidos con el que se pueden arrancar motores de hasta 1 l KW de potencia.
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BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA MANDADO PÉREZ, Enrique. MARCOS ACEVEDO, Jorge. FERNÁNDEZ SILVA, Celso. ARMESTO QUIROGA, José I. PÉREZ LÓPEZ, Serafín Alfonso. Autómatas programables: entorno y aplicaciones. México: THOMSON, 2005. 724 p. PIEDRAFITA MORENO, Ramón. Ingeniería de la automatización industrial. México: ALFAOMEGA, 2001. 570 p. CHAPMAN, STEPHEN J. Máquinas eléctricas. Bogotá: McGraw-Hill, 1993. 740 p CIBERGRAFÍA http://www.siemens.com Micro PLC SIMATIC S7-200” Publicación de Siemens, extracto del catálogo ST 70, Septiembre del 2000. http://tvtronica.com.ar/Plc2.htm http://www.modicon.com/whatisaplc/index.htm SIMATIC STEP 7 Introducción y ejercicios prácticos. Inicio/todos los programas/SIMATIC/documentación/español/STEP 7 – Configuración del hardware con STEP7.
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