Inacap Maipú. Electricidad Industrial. Controladores Lógicos Programables (PLC).
Partida inversor de giro mediante Controladores Controladores Lógicos Programables Programables (PLC)
Nombre Alumno (s): Pablo Caro Martin Castro. Nombre Profesor: Víctor Cabellos. Fecha: Septiembre 2013 Sección: 733.
Índice - Índice…………………………………………………..……………..…………………………2 - Introducción…………………………………………..………………..………......................3 - Marco teórico………………………………………………………………………………...…4 - Simbología para circuitos de maniobra……...…………………………………………...….7 - Desarrollo de la actividad……………..……………………………………………………..11 - Materiales y herramientas.………………………………………......................................12 - Esquemas….………………………………………………………………………………13-14 - Mediciones………………………………………………………........................................17 - Conclusión………………………………………………………........................................18
Introducción Página 2
En esta actividad veremos el montaje de un circuito de control y comando eléctrico, en el que el estudiante hará interpretación de esquemas y realizará un conexionado de componentes eléctricos, todo esto de forma práctica. El objetivo de esta experiencia es poner en marcha un motor trifásico con mando inversor de giro, esto se llevara a cabo usando una serie de componentes ubicados en un panel de pruebas. Principalmente conectaremos un disyuntor automático, un protector térmico, dos contactores, y una serie de dispositivos para el control de dicho componente eléctrico, Además incluiremos dos finales de carrera, estos están conectados de tal forma que al llegar a su recorrido máximo este actué y detenga el circuito o trabajo que esté realizando como por ejemplo una cinta transportadora en minería (botoneras, parada de emergencia, timer, etc.). Una vez realizada la partida con mando inversor de giro observaremos y registraremos todos los datos de voltaje de línea, de fase y finalizaremos realizando la medición de corriente consumida por el motor trifásico. De esta forma comprobaremos cómo se comporta un motor trifásico, con su respectivo circuito de fuerza, control y comando.
Marco teórico Página 3
INTERRUPTORES FINAL DE CARRERA: Aplicaciones, e información básica A diferencia de los detectores electrónicos y magnéticos, en general, este grupo de interruptores electro-mecánicos, se basa en los dispositivos con contactos físicos, que realizan la conexión o desconexión, a partir de accionamientos mecánicos, sin electrónica ni accionamientos magnéticos. Se han venido utilizando desde hace muchos años, en aplicaciones industriales, y aún seguirán utilizándose por muchos años, por su simplicidad, y generalmente por sus buenos resultados en aplicaciones normales, donde no se deban exigir condiciones especiales, como una elevada sensibilidad, una duración de vida muy elevada, u otras exigencias, frecuentes en los actuales dispositivos industriales de alto rendimiento. Los Interruptores Final de Carrera, se componen normalmente de una caja, un elemento de contacto (cámara de contacto) y un dispositivo mecánico de accionamiento. La utilización de la caja, permite aumentar el grado de protección contra la suciedad, el polvo, objetos extraños, humedad, etc., que podrían condicionar el buen funcionamiento de los contactos eléctricos, y también permite proteger eficazmente los terminales de conexionado, que están sometidos a tensión, evitando así una eventual (pero posible) descarga a los operarios que manejan la máquina. Existen muchas variantes de cajas protectoras, metálicas, no metálicas, y con un grado de estanqueidad variable, que debe estar definido según las Normas vigentes, como por ejemplo IP 65. Las cajas, también sirven de soporte de los eventuales accesorios (palancas etc.) de accionamiento, así como también pueden venir provistos de una o más entradas, debidamente roscadas, para acoplar el (o los) prensaestopas para la entrada de los cables de conexión correspondientes. Los citados prensaestopas, impedirán la entrada de líquidos, suciedad, polvo, etc., al interior del interruptor, si bien hay que tener en cuenta que los prensaestopas, a pesar de estar montados correctamente, no pueden impedir la entrada de agua u otros líquidos, a través del propio cable eléctrico, por capilaridad (!), si el otro extremo del cable está en contacto con algún líquido, o bien si el deterioro de su funda protectora lo permite. Esta circunstancia, (la capilaridad en el cable), suele ser causa de incidencias, no siempre detectadas fácilmente por el personal de mantenimiento, y que posiblemente sean atribuidas a falta de estanqueidad de la caja, o del dispositivo de accionamiento en su zona de penetración hacia el elemento de contacto. Es muy necesario mantener tapados adecuadamente aquellos taladros previstos para más entradas de cables, en caso de no ser utilizados, con los tapones necesarios y con las juntas de estanqueidad originales. Los sistemas de accionamiento, palancas etc., generalmente actúan el elemento de contacto mediante un pitón, a través de un retén de estanqueidad, o de una anilla de fieltro, con o sin fuelle de goma, para impedir la entrada de suciedad, polvo, etc., al interior de la caja. Estos dispositivos simplificados, no siempre ofrecen, a largo plazo, la necesaria estanqueidad, y suelen ser fuente de incidencias cuando se han efectuado un número importante de maniobras mecánicas; así resulta aconsejable efectuar verificaciones regulares, y sobre todo, si se detectan problemas de estanqueidad al interior del final de carrera. Los sistemas de accionamiento mediante un eje oscilante, y con un sistema de retén de estanqueidad mucho más eficaz, suelen ser extremadamente fiables, a medio y largo plazo, ya que el sistema de retén de labio utilizado, tiene una duración de vida y efectividad, muchísimo más larga que los sistemas de accionamiento por penetración. Existen muchísimos dispositivos (accesorios) para lograr el buen accionamiento del interruptor, acoplándose de forma inteligente, a las partes de la máquina que deben dar el necesario control eléctrico, mediante el interruptor. Un punto importante a tener en cuenta, y frecuentemente ignorado, consiste en no utilizar jamás un Final de carrera como tope mecánico. Página 4
El sistema de accionamiento del Final de carrera, debe imperativamente tener “salida”, o sea, permitir que la parte móvil que lo debe accionar, pueda seguir su recorrido hasta el tope mecánico, o más allá, en caso de no existir dicho tope mecánico. Debemos insistir, nunca se debe utilizar el interruptor limitador eléctrico, como tope mecánico. Los accionamientos oscilantes, mediante un eje giratorio y la palanca correspondiente, permiten separar de forma eficaz, el propio accionamiento, de un eventual y posible recorrido posterior. Existen también dispositivos de accionamiento especiales, previstos para determinadas aplicaciones, que no pueden quedar bien resueltos con los accionamientos normalizados, como por ejemplo, las palancas oscilantes para control de banda, las palancas con rulina de acero inoxidable, o las que llevan una rueda de goma blanda, previstas para un funcionamiento silencioso (en ascensores). Hay que procurar evitar los taladros pasantes, generalmente en el fondo de la caja, a fin de efectuar un sistema de soporte mecánico distinto del original, y que a largo plazo pueden ser causa de penetración de agua u otros líquidos, al interior de la caja. Normalmente las cajas de los Finales de carrera llevan su sistema de fijación original, mediante taladros exteriores, bien diseñados para conservar la estanqueidad, mientras permiten, al mismo tiempo, ofrecer la necesaria oposición mecánica, al sistema de accionamiento, que solicitará del Final de carrera la necesaria inmovilidad, para seguir siendo efectivo a largo plazo. Cámaras de contacto: Son el elemento capaz de dar respuesta eléctrica al accionamiento mecánico del Final de carrera, y existen en muy variadas versiones, como los de acción lenta, acción brusca, regulables, solapados, escalonados, etc. En general, y para aplicaciones “normales” se suelen utilizar preferentemente los de acción lenta, excepto en casos de accionamiento muy lento, que requieren los de acción brusca. Los de acción lenta, en aplicaciones de baja potencia, y sobre todo en caso de controlar corriente alterna, son los más aconsejables, y veamos porqué: su duración de vida, al ser un dispositivo muy simplificado, será sin duda superior al sistema de acción brusca, con su resorte (o resortes), y su sistema mecánico más complicado, además permite una eventual “programación” eléctrica, ya que existen versiones con sus contactos progresivos, solapados, programables etc., cosa no realizable en acción brusca. Otro punto muy importante a tener en cuenta, y frecuentemente ignorado, consiste en su eficacia contra la generación de arcos eléctricos (en corriente alterna). Efectivamente, así como el interruptor de acción brusca efectúa la ruptura eléctrica en cualquier momento, incluso en los puntos de máxima corriente, y con una separación abrupta e importante de sus contactos, generando así arcos eléctricos inevitables, los dispositivos de acción lenta, al separar los contactos de forma lenta, aún en caso de efectuar la ruptura eléctrica durante un máximo de corriente, éste posible inicio de arco eléctrico, queda “apagado” en el próximo paso por cero, de la corriente alterna, cuando aún se trata de un arco eléctrico muy reducido, y si tenemos en cuenta que la corriente alterna de 50 Hz., pasa por un punto cero cien veces por segundo, podemos deducir que el arco eléctrico “naciente” quedará apagado antes de una centésima de segundo, y con ello se puede considerar dicho arco eléctrico como prácticamente inexistente. Si existen dudas, sobre éste razonamiento, se puede hacer una prueba empírica muy fácil, efectuando comparaciones visuales entre contactos eléctricos de acción brusca y de acción lenta, con cargas eléctricas elevadas, por ejemplo con cargas inductivas de 10 Amp. Los arcos eléctricos son muchísimo más presentes e importantes en acción brusca, y se puede constatar que en acción lenta son menos frecuentes y de menor intensidad. Así la duración de vida de los propios contactos será inversamente proporcional a la generación de eventuales arcos eléctricos. Otra ventaja añadida, la ausencia de arcos eléctricos importantes, reduce de forma notable el llamado “ruido eléctrico” en su entorno, resultando así muy ventajoso, para ambientes con sistemas electrónicos (ordenadores etc.). Página 5
En el caso de tener que conmutar corriente continua, y particularmente cuando se trata de potencias medias o altas, y de cargas inductivas, se debe dar prioridad a los sistemas de acción brusca, sobretodo en caso de valores de tensión superiores a los 90…100 Vdc. Algunos fabricantes pueden suministrar incluso elementos de contacto con imanes situados junto a los contactos, para así reducir o incluso suprimir los grandes arcos eléctricos, siempre presentes en corriente continua de tensión suficiente. (En las tensiones normales de maniobra, 24 Vdc, etc., no suelen presentarse éstos arcos eléctricos). Otro punto importante a tener en cuenta, es que en cámaras de contacto o en microrruptores previstos para conmutación, que suelen tener un circuito abierto más un cerrado, en la misma cámara, hay que evitar de forma imperativa, controlar fases distintas, en un mismo interruptor, ya que frecuentemente existe un único puente de conmutación, para ambos circuitos, y la conmutación puede llegar a efectuarse de forma secuencial, primero un contacto, y luego el otro, con lo que puede existir un cortocircuito momentáneo entre ambos circuitos o fases distintas. Algunas versiones de cámaras de contacto, e incluso de microrruptores, disponen de un puente de conmutación doble, con aislamiento galvánico entre ambos puentes, que pueden evitar el cortocircuito, incluso en caso de “posición cruzada”, sea ésta momentánea, o permanente (debida posiblemente a una micro-soldadura entre los contactos de un lado, pero que permiten la conmutación del otro lado).
Simbología para circuitos de maniobra Página 6
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Imágenes de componentes (finales de carrera)
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Objetivo El objetivo principal de la experiencia realizada en el laboratorio es: -Visualizar en forma práctica los conocimientos entregados en las clases teóricas. -Conocer en forma práctica los componentes y elementos que conforman una conexión de un motor trifásico con inversor de giro, con finales de carrera. -Conocer los instrumentos que nos permiten visualizar el comportamiento eléctrico y mecánico de un motor. -Realizar en forma práctica las distintas conexiones en las que puede trabajar un motor.
Realizar la inversión de giro un motor trifásico, con marcha hacia adelante/hacia atrás, de una cinta transportadora, con pulsadores de mando y finales de carrera de parada en las dos posiciones extremas. Incluir la protección contra sobrecarga y la lámpara de señalización de marcha hacia adelante, la de marcha hacia atrás y la de intervención del relé térmico.
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Características Al realizar la inversión de marcha para un motor asíncrono trifásico con marcha hacia adelante/atrás, por ejemplo de una cinta transportadora en la minería, necesitamos de un tablero de control que gobierne dicha cinta transportadora, con pulsadores de mando y finales de carrera en las dos posiciones extremas, para cuando saber a llegado a su destino final, o pudiendo ser sensores ópticos que al no detectar materia corta el circuito, además consta con protección contra sobrecargas del motor que consta la cinta transportadora, en nuestro tablero hay dispuestas luces piloto para verificar el sentido de la cinta transportadora y además la luz piloto por sobrecarga. Por lo tanto, viviremos la implementación y puesta en marcha de nuestro equipo.
Desarrollo de la actividad Esquema fuerza y control
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Materiales y herramientas • • • •
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1 Pulsador de color rojo normalmente cerrado (N.C) 2 Pulsadores de color verde, normalmente abierto (N.A) 1 interruptor termo magnético monopolar 1 interruptor termo magnético tripolar (la capacidad de corte debe ser de acuerdo a los motores disponibles) Tableros de montaje Multitester Amperímetro de tenazas 1 Parada de emergencia Fuente de alimentación trifásica Fuente de alimentación 24 Vcc. 2 contactores tripolares con un contacto auxiliar normalmente abierto (N.A) y un contacto normalmente cerrado (N.C). 1 relé térmico. 1 motor trifásico 2 Finales de carrera
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Funcionamiento: Para comenzar podemos señalar que el motor trifásico comenzara a girar siempre y cuando exista energía eléctrica en los bornes de conexión (U-V-W), está energía deberá estar presente con una tensión de 380 VAC y dicha tensión debería llegar desde el relé térmico, que dicho componente deberá ser alimentado por el contactor KM1.
Para hacer la inversión de giro, invertiremos dos fases en KM2. Para asi tener nuestro circuito de fuerza conectado con inversión de giro.
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Esquema de circuito estrella-triangulo inversor de giro. Circuito de fuerza
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Circuito de control
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Operación Probar arranque con mando inversor de giro verificar elementos, realizar montaje y conexionando, regulación de tiempo y prueba de funcionamiento. Proceso de ejecución 1.- Verifique elementos del circuito de potencia y control -Continuidad -Aislamiento -Contactos -Bobina -Conexiones -Testeado -Especificaciones técnicas
Realizar pruebas de funcionamiento 1.-Active disyuntor unipolar (circuito de control) 2.-Active disyuntor motor (circuito de potencia o fuerza) 3.-Pulse S2, energiza la bobina de contactor KM1 activando la retención o memoria, y gira en sentido anti-horario. 4.-Transcurrido un tiempo, el final de carrera actuara, deteniendo el circuito. 5.- Pulse S3, energiza la bobina de contactor KM2 activando la retención o memoria, y gira en sentido horario. 6- Transcurrido un tiempo, el final de carrera actuara, deteniendo el circuito. 7.-Al pulsar S1 y S2 ambos sentidos tendrán una parada de emergencia.
Precauciones de seguridad en la conexión estrella por contactores -Se presenta corrientes transitorias importantes en el momento del paso del acoplamiento estrella al acoplamiento triangulo. Este inconveniente se elimina retardando un poco la conexión triangulo, pero cuidado que la perdida de velocidad durante este tiempo no sea demasiada sensible. -Con el fin de asegurar el los contactores que realizan la conexión estrella y triangulo trabajan al mismo tiempo, se debe establecer un sistema de enclavamiento mecánico o eléctrico. De no ser así, puede producirse un cortocircuito entre fases y quemar los bobinados.
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Imágenes tomadas en la experiencia
Finales de carrera
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Mediciones tomas en la experiencia
KM1
KM2
R-0.06 A S-0.06 A T-0.065 A
T-0.065 A S-0.061 A R-0.066 A
Conexión en estrella Medir reactancia V1-V2=32.3 ohm U1-U2=32.5 ohm W1-W2=32.4 ohm Calcular impedancia Página 17
Conclusiones En conclusión el inversor de giro se puede utilizar en diferentes aplicaciones, como en elevadores, montacargas, para la función de subir o bajar esto gobernado mediante finales de carrera. En el sector minero en nuestro país la aplicación más común que encontraremos es en las bandas transportadoras para dirigir el producto en dos direcciones. Por ello este circuito lo veremos más a menudo en nuestro futuro laboral en diferentes aplicaciones.
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