Lab 01 Automatismos elec -Arranque estrella triangulo PDF

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simulacion y desarrolo de la preactica Arranque estrella triangulo en motor trifasico...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÌA MECANICA ELECTRICA LABORATORIO DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

“Año de la universalización de la salud”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA

LAB 01: AUTOMATISMOS ELECTRICOS ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO CON TEMPORIZACION

CURSO: LABORATORIO DE CONTROL DE PROCESOS DOCENTE: ING. RAMOS CUTIPA JOSE MANUEL ESTUDIANTE APAZA ARISACA JESUS MIGUEL CODIGO: 161950

JMRC/AHGG – 2020 I

PUNO - PERÚ 2020

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AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS: ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO CON TEMPORIZACIÓN 1. RESUMEN TEÓRICO. MOTOR TRIFASICO Los motores trifásicos disponen en el estator tres devanados, uno por fase. Cada devanado tiene dos terminales, un principio y un final, que salen a la caja de bornes, quedando conectados internamente de la siguiente forma:

Conexión interna de los devanados Los motores trifásicos disponen una caja de bornes con 6 bornes, los cuales pueden ser interconectados entre sí de la siguiente manera:

Conexión triangulo estrella INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR TRIFÁSICO La inversión de giro en este tipo de motores se realiza permutando dos de las fases de alimentación.

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Para lograr la inversión de giro de un motor vasta con montar dos contactores en paralelo, uno le enviará las 3 fases en un orden y en otro intercambiará dos de las fases entre si manteniendo la tercera igual. El esquema de potencia quedará como sigue:

TEMPORIZADORES Los temporizadores son unos relés que cambian sus contactos en función del tiempo. Básicamente son de dos tipos: Temporizador a la conexión: cuando conectamos la bobina, y la mantengamos así, los contactos cambiarán pasado el tiempo que tengan programado. Una vez desconectada estos vuelven inmediatamente a su posición de reposo.

Temporizador a la desconexión: al activar la bobina los contactos cambian inmediatamente y es al desconectarla cuando temporizan, pasado el tiempo programado retornan a reposo. En el mercado existen multitud de temporizadores, los hay con contactos de los dos tipos, que incluyen contactos instantáneos, con contactos intermitentes, etc. La numeración de los contactos es la correspondiente a los especiales.

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ARRANQUE ESTRELLA-TRIANGULO Un motor trifásico, en el momento del arranque, consume entre 3 y 7 veces la intensidad nominal. Estas puntas de corriente, aunque no perjudican el motor, pueden ocasionar trastornos en los demás aparatos. Para evitar esto se realizan unos arranques especiales y uno de ellos es el estrella-triángulo. Para realizar dicho arranque necesitamos acceder a los 6 bornes del motor y que trabaje nominalmente en triángulo. Con este arranque reducimos la tensión en el primer punto a √3 veces menor (conexión de KLínea y KEstrella), de esta manera la intensidad también se reduce. Pasado un tiempo KT aplica la tensión nominal al motor (deja conectado KLínea y KTriángulo). El esquema de potencia es como sigue:

Esquemas de mando existen varios, uno de ellos es el de figura siguiente que es uno de los más seguros que hay. Por ejemplo; si KL no funciona la maniobra no se inicia, una vez utilizado el temporizador este es desconectado, si KT está clavado no arranca el motor, etc.

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2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. a) Se implemento en CadSIMU los siguientes esquemas, y se verifico la operación del temporizador TON, TOFF.

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3. CUESTIONARIO. a) Explicar cómo se realiza la conexión en delta (triángulo), luego la Y (estrella) •

Conexión en estrella: Para realizar este tipo de conexión se unen los extremos finales de los devanados del motor (U2, V2, W2) en un punto central. Esta forma de conexión tiene el aspecto de una estrella.

•

Conexión en Triángulo: Para realizar este tipo de conexión los principios y finales de las fases de los devanados, se unen (W2-U1, U2-V1, V2-W1), dando lugar a una forma que tiene el aspecto de un triángulo.

La conexión del motor será diferente en función de la tensión que se utilice, el cual siempre usaremos la tensión más alta en estrella y la más baja en triángulo. b) Identifica cada uno de los elementos que aparecen en ambos esquemas, en los diagramas de potencia y de mando, utilizando la nomenclatura normalizada.

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LEYENDA: ALIMENTACION L1+L2+L3 F1: FUSIBLE III Q: INTERRUPTOR TRIPOLAR KM1, KM2, KL, KT, KE: CONTACTOR TRIPOLAR F2: RELE TERMICO MOTOR ASINCRONO TRIFASICO MOTOR ASINCRONO TRIFASICO (ACOPLAMIENTO ESTRELLA TRIANGULO)

c) Explica detalladamente el funcionamiento del automatismo.

Este automatismo es el esquema de mando de un arranque estrella-triangulo de un motor trifásico. En este esquema la corriente pasara por el fusible (F3), luego por el contacto NC del relé térmico (F2), para luego pasar por el pulsador de paro NC (S2). Y luego para poner en marcha el sistema presionar el pulsador de marcha (S1), el cual enclavara la bobina KM1. Luego activara al temporizador (KA1) y también activara el contactor de estrella (KM2) y después de transcurrir el tiempo programado en el temporizador desconecta el contactor de estrella (KM2) y conecta el contactor de triangulo (KM3), mediante sus contactos NA+NC del temporizador.

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d) Calcular la potencia necesaria en el transformador de una planta de bombeo la cual utiliza una bomba sumergible de 30 HP, se utilizará un motor trifásico de inducción, el cual tienen un factor de potencia a plena carga de 0.8, sistema trifásico 220 V en delta, eficiencia de 90%. Además, se desea saber cuánto será la corriente absorbida de la red en el arranque y cuando esta funciona a plena carga. Potencia de la Bomba:

𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑃𝐵 = (30ℎ𝑝) ∗ (746𝑤) = 22.37𝐾𝑤 𝑃𝑜𝑢𝑡

22.37 0.9

= 24.84𝐾𝑤

Potencia de la línea:

𝑃𝑖𝑛 =

Corriente de a plena carga (nominal):

𝐼𝐿 =

Corriente de arranque:

𝐼𝑎𝑟𝑟 = 𝐼𝐿 ∗ (1.5𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎𝑠 ) = 122.7𝐴

𝑓𝑝

=

𝑃𝑖𝑛 √3∗𝑉∗𝑓𝑝

=

24.85∗103 √3∗220∗0.8

= 81.51𝐴

Potencia necesaria para el transformador: 𝑉 ∗ 𝐼𝐿 ∗ √3 220𝑣 ∗ 81.51𝐴 ∗ √3 = 𝑆= = 31.06 𝐾𝑉𝐴 1000 1000 e) ¿De Ud. por lo menos dos propuestas para poder disminuir la potencia necesaria en la fuente para el arranque de la bomba?, se sabe por recomendaciones de fabricante que, para arranque directo de bombas sumergibles, la potencia mínima en el lado de la fuente debe de ser 3 veces la potencia requerida de la bomba. Como ya sabemos, los motores trifásicos tienen una punta de intensidad de arranque muy alta, es decir, en el arranque consumen mucha más intensidad que en su funcionamiento normal. Puede llegar a ser hasta 7 veces mayor la intensidad de arranque que la nominal, y para esto se realiza las siguientes medidas: • • •

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Mediante autotransformador: El motor arranca en dos o mas etapas de manera continua a través de un autotransformador. Mediante resistencias estatóricas: Similar al arranque con autotransformador, el motor se conecta con dos o mas etapas conectando una resistencia en serie con cada bobinado del estator. Mediante Arrancadores estáticos (electrónicos): La tensión aplicada al motor se controla variando el ángulo de disparo de unos SCR conectados en serie en cada bobinado del estator.

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f)

Calcule las corrientes que absorberá el motor trifásico de 30 HP, si se hiciera un arranque estrella triángulo (I arranque, I de plena carga) Asumiremos un motor trifásico 220/380v, fp:0.8 𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑃𝐵 = (30ℎ𝑝) ∗ (746𝑤) = 22.37𝐾𝑤 𝑃𝑖𝑛

=

22.37∗103

= 73.38𝐴

Corriente de nominal estrella:

𝐼𝐿 =

Corriente de arranque estrella:

𝐼𝑎𝑟𝑟 = 𝐼𝐿 ∗ (1.5𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎𝑠 ) = 110.07𝐴

Corriente de nominal delta:

𝐼𝐿 =

Corriente de arranque delta:

𝐼𝑎𝑟𝑟 = 𝐼𝐿 ∗ (1.5𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎𝑠 ) = 63.73𝐴

√3∗𝑉∗𝑓𝑝

𝑃𝑖𝑛 √3∗𝑉∗𝑓𝑝

=

√3∗220∗0.8

22.37∗103 √3∗380∗0.8

= 42.49𝐴

g) Completa el diagrama espacio-fase de este esquema.

h) Realizar el esquema de simulación de arranque con autotransformador y arranque con resistencias. ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR

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ARANQUE CON RESISTENCIAS ESTATORICAS

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i)

Explicar el funcionamiento de un variador de velocidad y su aplicación en motores de inducción. Un variador de frecuencia por definición es un regulador industrial que se encuentra entre la alimentación energética y el motor. La energía de la red pasa por el variador y regula la energía antes de que ésta llegue al motor para luego ajustar la frecuencia y la tensión en función de los requisitos del procedimiento. El variador de frecuencia regula la velocidad de motores eléctricos para que la electricidad que llega al motor se ajuste a la demanda real de la aplicación, reduciendo el consumo energético del motor entre un 20 y un 70%. Ventajas de tener un variador de frecuencia • • • • • • • • • •

Aquí detallamos algunas de las ventajas de tener instalado un variador: Conexión de motores trifásicos 220V en corriente monofásica 220V. Ahorro energético. Fácil control de velocidad del motor y caudal y presión en electrobombas y ventiladores. Corrección del factor de potencia del motor. Compensación/eliminación de la Energía Reactiva. Arranque suave de los motores. Guardamotor. Eliminar arrancadores “estrella-triángulo” en motores de gran consumo. Reducción de temperatura y menor mantenimiento en los aparatos conectados.

Aplicaciones • Fajas o cadenas transportadoras, transportadores de botellas o envases. • Aplicaciones variadores de frecuencia faja-Grupo Delpin • Ventiladores de calderas y hornos para minimizar esfuerzos eléctricos y mecánicos. • Arranque y parada de ascensores y elevadores. • Bombas Centrífugas en sistemas de presión constante.

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j)

Realice las conclusiones, observaciones y sugerencias respectivas. Conclusiones: • Se pudo concluir que mediante la conexión estrella-triangulo es muy útil, ya que la conexión estrella nos permite que empiece a una tensión reducida a la tensión nominal, para posteriormente pase a triangulo a una velocidad constante. • Mediante los temporizadores que se utilizó para la simulación hace que sea más práctico y automático, y facilitara a los trabajadores en su operación. Observaciones: • Se conoció que existe varios métodos para reducir la corriente de arranque mediante la reducción de la tensión, por ejemplo: los variadores de velocidad, autotransformadores, resistencias estatóricas. Sugerencias: • Para ampliar mas nuestro conocimiento de automatismos eléctricos sería bueno realizar más simulaciones de diversos automatismos.

4. BIBLIOGRAFÍA. •

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MANDADO PEREZ, Enrique;MARCOS ACEVEDO, Jorge;PEREZ LOPEZ, Seraf¡n Afonso, Controladores Logicos y Automatas Programables, Mexico, D.F., Alfaomega;Marcombo, 1999 Mandado Perez, Enrique;Marcos Acevedo, Jorge y otros, Automatas Programables: Entorno y Aplicaciones, Madrid, International Thomson Editores, 2008 CUESTA GARCIA, Luis Miguel;GIL PADILLA, Antonio Jose;REMIRO DOMINGUEZ, Fernando, Electronica Digital: Algebra de Boole, Circuitos Combinacionales y Secuenciales, Automatismos, Memor, Madrid, McGraw-Hill/Interamericana, 1992 ROLDAN VILORIA, Jose, Equipo e Instalaciones Electrotecnicas: Automatismos y Cuadros Electricos, Madrid, International Thomson Editores, 2001 Smith, C. A., Corripio A. B., Control Automatico de Procesos, Mexico, Noriega Limussa, 1991

Automatismos_industriales_-_Juan_Carlos_MartAn.pdf

https://es.slideshare.net/Jag0606/arranquedemotorestrifasicos https://www.ecured.cu/Arranque_de_motores_el%C3%A9ctricos https://sites.google.com/site/santirrazocultor/automatismos/arranque-estrella-triangulo https://technoindustria.wordpress.com/2018/10/26/arranque-de-bombas-centrifugas/ https://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Arranque%20Asincronas.pdf https://www.areatecnologia.com/electricidad/arranque-estrella-triangulo.html

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ANEXOS: ARRANQUE Y-D EN CADSIMU

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