Tarea 8 Adielgamez 31721189,facultad de ingenieria electronica PDF

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TAREA # 8 MÉTODOS DE ARRANQUE DE MOTORES SE DEBEN DE USAR SEGÚN ESTOS DOS DE CASOS; CONTROL DE FLUJO CONTINUO, CONTROL DE NIVEL POR BATCH, PAR CLASE: SENSORES Y ACTUADORES CATEDRÁTICO: ING. JOSE ARIEL FLORES SALGADO ALUMNO: ADIEL GÁMEZ DEL CID CUENTA: 31721189 SECCIÓN: 1077

TEGUCIGALPA M. D. C. 18 JUNIO 2021

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INDICE Introducción……………………………………………………………………………….3 Objetivos…………………………………………………………………………………..4 Marco Teórico…………………………………………………………………………….5 Conclusiones …………………………………………………………………………….14 Bibliografía........................................................................................................................15

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INTRODUCCION

Las técnicas de control de motores de corriente continua son herramientas que se utilizan para controlar la velocidad, el par y el suministro de potencia de los motores de corriente continua. El control de motores puede llevarse a cabo mediante tiristores y un conocimiento básico de electrónica de potencia. La mayoría de motores utilizados en la industria se conectan directamente a las líneas de distribución eléctrica, y se alimentan con corriente alterna o corriente directa. Las terminales de los devanados del motor se conectan directamente a las líneas de suministro eléctrico, y sus características de operación se mantienen inalterables, al tener una tensión de entrada constante. El motor trabaja en condiciones nominales cuando se alimenta con la tensión indicada en la placa de operación, entregando potencia constante a la carga conectada en el eje. La naturaleza de la carga que se acopla al eje del motor define el comportamiento de esta máquina. Para el caso de una carga liviana, el motor desarrollara una velocidad relativamente alta y un par de giro bajo. Por el contrario, si se dispone de una carga pesada o difícil de mover, el motor se moverá a una velocidad menor y entregara más par, pues una mayor carga lo exige. Sin embargo, si la carga se mantiene constante, la operación del motor también se mantendrá constante, sin posibilidades de controlar la velocidad debido a que la tensión de suministro no se ve modificada. Existen casos en la industria que requieren el manejo de las características de operación de los motores. Este control se suele hacer mediante tiristores. La combinación del motor, los tiristores de control y demás componentes electrónicos asociados son conocidos como el sistema de control de velocidad, sistema de accionamiento o sistema de excitación de motor.

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OBJETIVOS

Estudiar teóricamente las aplicaciones que tienen los principales motores eléctricos.

Conocer los principales tipos de motores, así como los principios básicos de funcionamiento. Analizar las aplicaciones que tienen los motores eléctricos y sus arranques.

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MARCO TEÓRICO

ARRANQUE DE UN MOTOR Arranque directo: El arranque de los motores de baja potencia se hace directamente conectando el estator a la red por medio de un interruptor tripolar. Arranque estrella triángulo: Consiste en arrancar el motor en estrella que se consume menos corriente y luego pasarlo a conexión triángulo cuando la velocidad sea la nominal. Se realiza en dos tiempos. Arranque por resistencias: En el momento del arranque se insertan resistencias en serie en cada fase del estator. Luego se ponen en corto circuito tan pronto como la velocidad sea normal. Arranque por autotransformador: El autotransformador comprende varias tomas intermedias y el arranque se realiza en tres (3) tiempos. 1. Conexión del autotransformador en estrella al motor. Se arranca a tensión reducida. 2. Se abre el punto común del bobinado del autotransformador. 3. Se desconecta el autotransformador y el motor trabaja a plena tensión.

Arranque de motores eléctricos. Régimen transitorio en el que se eleva la Velocidad del mismo desde el estado de Motor detenido hasta el de motor girando a la velocidad de régimen permanente. El conjunto que se pone en marcha es inercial y disipativo, incluyendo en este último concepto a las cargas útiles, pues consumen Energía.

Importancia La elección correcta de las características de los motores eléctricos y arrancadores a instalar están basados en el conocimiento de las particularidades de éste régimen transitorio. El comportamiento dinámico del conjunto motor-maquina accionada está regido por la siguiente ecuación diferencial: (Tm – Tr = J x dw/dt). Donde Tm es el par motor, Tr el par resistente, J es el momento de inercia del conjunto motor–maquina accionada y w es la velocidad angular de dicho conjunto.

6 Para que el conjunto comience a girar se necesita que el par motor supere al par resistente, de manera de generar una aceleración angular de arranque. El proceso de arranque finaliza cuando se equilibra el par motor con el par resistente, estabilizándose la velocidad de giro del motor. Los dispositivos de arranque pueden ser de operación manual o por contactores. Estos últimos permiten efectuar el mando a distancia del motor con cables de secciones pequeñas (sólo se requiere la corriente necesaria para la bobina del contactor), lo que facilita el accionamiento y diseño del dispositivo de control por trabajar con intensidades reducidas.

Arranque directo a línea La manera más sencilla de arrancar un motor de jaula es conectar el estator directamente a la línea, en cuyo caso el motor desarrolla durante el arranque el par que señala su característica par–velocidad. En el instante de cerrar el contactor del estator, el motor desarrolla el máximo par de arranque y la corriente queda limitada solamente por la impedancia del motor. A medida que el motor acelera, el deslizamiento y la corriente disminuye hasta que se alcanza la velocidad nominal. El tiempo que se necesita para ello depende de la carga impuesta a la máquina, de su inercia y de su fricción. La carga de arranque no afecta al valor de la corriente de arranque sino simplemente a su duración. En cualquier motor de jaula, la corriente y el par dependen solo del deslizamiento. Cuando un motor de jaula se conecta directamente a la línea en vacío, según su potencia, puede adquirir la velocidad nominal en un segundo. Cuando la maquina arranca con carga de poca inercia, el tiempo de arranque del mismo motor podría aumentar a 5 ó 10 segundos. La sencillez del arranque directo hace posible el arranque con un simple contactor, por lo que suele efectuar rara vez mediante arrancador manual. Los arrancadores automáticos comprenden el contactor trifásico con protección de sobrecarga y un dispositivo de protección de sobrecarga de tiempo inverso. El arranque y la parada se efectúan mediante pulsadores montados sobre la caja, pudiéndose también disponer de control remoto si fuera necesario.

Arranque por autotransformador

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Este método utiliza un autotransformador para reducir la tensión en el momento del arranque, intercalado entre la red y el motor. En este caso se le aplica al motor la tensión reducida del autotransformador y una vez el motor en las proximidades de su velocidad de régimen se le conecta a la plena tensión de la red quedando el autotransformador fuera de servicio. Arranque Wauchope El arranque wauchope es una modificación del arranque estrella–triángulo. Introduce una resistencia al cambiar de la posición estrella a la de triángulo, evitando los picos de corriente. Además de no desconectar el motor de la línea durante la conmutación, proporciona un impulso adicional de aceleración. Este método de arranque no solamente evita los transitorios de corriente, sino que logra un par continuo durante el periodo de arranque sin disminución de la velocidad durante la conmutación.

Arranque mediante resistencias en el estator

Este método de arranque consiste en conectar el motor a la línea mediante una resistencia en serie en cada una de las fases. La resistencias se puede graduar en secciones para limitar la corriente de arranque a un valor pretendido según las normas de la compañía y el par que necesita la máquina de carga. Los arrancadores de resistencias manuales de diferentes posiciones son normalmente del tipo de disco. En los arrancadores de contactor se puede disponer uno de estos para obtener una aceleración adicional cortocircuitando la resistencia de arranque. Cuando se necesita un arranque suave y gran par de arranque se puede conseguir esto mediante una resistencia única en cada una de las fases del estator. Cuando la resistencia tiene varios terminales se puede elegir el par de arranque mediante la posición del selector de las resistencias. Este método se emplea con motores de jaula de ascensores pequeños, donde, debido a la corta duración del periodo de carga, la resistencia se deja a menudo permanentemente al circuito.

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Arranque de dos velocidades Son motores trifásicos con dos devanados separados normalmente conectados cada uno en estrella y teniendo también cada uno de ellos distinto número de polos para obtener una velocidad por cada bobinado. Estos tipos de motores solo se pueden conectar a una tensión y solamente se puede realizar el tipo de arranque directo. También se pueden utilizar motores en conexión Dahlander que consiste en un bobinado en triángulo con seis salidas: las tres de la conexión triángulo y una más por cada bobina que parte del centro de la misma. La primera velocidad se conecta el motor en estrella y las otras salidas se dejan libres, y la velocidad rápida consiste en conectar la tensión a través de las conexiones nuevas y conectando en estrella las conexiones del triángulo. La velocidad rápida es el doble que la velocidad lenta.

Control Batch Generalmente se entiende como sistemas Batch aquellos sistemas de control que gestionan y ejecutan una fabricación acotada, en número de unidades o en tiempo, de un determinado producto de características predefinidas por una fórmula o especificación. A estas producciones, se les asigna una matrícula que identifica a todos los componentes que forman parte de la fabricación. También pueden utilizar sistemas Batch para procesos continuos, consiguiendo de algún modo, ordenar y secuenciar la utilización de las instalaciones que forman parte del proceso productivo [3–8]. Dentro de la pirámide de automatización, estos sistemas están comprendidos entre la parte de supervisión (sistemas SCADA) y la parte de MES (gestión y ejecución de la información de planta). La parte de supervisión es la encargada de ejecutar las ordenes hacía los sistemas de control, la parte de MES es la encargada de recoger, almacenar y empaquetar la información procedente de los sistemas de control durante la fabricación del Batch. Al tratarse de sistemas con capacidad de decisión, para que puedan decidir correctamente es esencial que accedan a la mayor cantidad de información posible. Deben ser capaces de comunicarse con otros sistemas de fábrica. Es probable que deban comunicarse con sistemas corporativos para conocer el estado de las cantidades de la

9 materia prima que se pretende utilizar para la fabricación. También es probable que dichos sistemas corporativos requieran que el sistema Batch les reporte las cantidades realmente utilizadas de cada material. También deberán comunicarse con los sistemas de control de calidad para avisarles de que hay que realizar alguna prueba y otros departamentos que intervienen en el ciclo de producción. El sistema de control Batch es un sistema de control de procesos de producción por lotes cuyo estándar queda definido en la normativa S88. Se basa en la ejecución de una receta de producción, garantizando la trazabilidad y seguridad del sistema. En un proceso Batch se ejecutan una secuencia de operaciones encadenadas. Cada una de las cuales está controlada por una o varias fases que realizan funciones simples como carga de agua, adición, agitación, calentamiento, enfriamiento, mezcla etc. En el sistema de gestión Batch el operador podrá seleccionar, previa autorización, la receta de producción, la fórmula y ejecutar en modo automático o manual las distintas secuencias de operación.

Arranque de motores eléctricos de C. A. Los problemas generados en el arranque de motores eléctricos de C. A., se resumen en tres aspectos: Gran consumo de corriente, alto torque y sobre calentamiento del motor. Existen muchos sistemas eléctricos por los cuales podemos disminuir estos problemas, y en el siguiente artículo, hacemos una breve descripción de éstos. Arranque con reducción de tensión Cuando partimos un motor de inducción de C. A., a tensión nominal, en primer lugar absorben la corriente de bloqueo del rotor (LRC) y crean un par de bloqueo de rotor (LRT). Según acelera el motor, la corriente disminuye y el par aumenta hasta su punto de ruptura antes de caer a niveles de velocidad nominal (ver figura 1).

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Motores con casi idénticas características de velocidad, a menudo presentan diferencias significativas en las posibilidades de partida. Las corrientes LRC pueden oscilar entre un 500% o exceder de 900% de la corriente máxima del motor (FLC). El par LRT puede ser de un 70% o elevarse hasta alrededor de un 230% del torque máximo (FLT). A tensión máxima, la corriente y del par del motor determinan los límites en los que se puede realizar un arranque con reducción de tensión. En las instalaciones en las que reducir la corriente de arranque o aumentar el par de arranque sean críticos, es importante asegurarse de que se usa un motor con características adecuadas: LRC bajo y LRT alto. Cuando se use un arranque con reducción de tensión, el par de arranque del motor se reducirá según la siguiente fórmula:

Donde: • TST = Par de arranque • IST = Corriente de arranque • LRC = Corriente de bloqueo de rotor • LRT = Par de bloqueo de rotor La corriente de arranque sólo se puede reducir hasta el punto donde el par de arranque sea aún superior al requerido por la carga. Bajo este punto, la aceleración del motor cesará y el conjunto carga/motor no alcanzará la velocidad máxima.

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Los arrancadores de reducción de tensión más comunes El arranque estrella/triángulo (U/D) es la forma más económica de arranque, pero sus prestaciones son limitadas. Las limitaciones más significativas son: 1. No hay control sobre el nivel de reducción de la corriente ni del par. 2. Se producen importantes cambios de la corriente y del par debido a la transición estrella/triángulo. Esto aumenta el stress mecánico y eléctrico y puede producir averías. Los cambios se producen debido a que el motor está en movimiento y al desconectarse la alimentación hace que el motor actúe como un generador con tensión de salida, que puede ser de la misma amplitud que la de red. Esta tensión está aún presente cuando se reconecta el motor en delta (D). El resultado es una corriente de hasta dos veces la corriente LRC y hasta cuatro veces el par LRT (ver figura 2).

El arranque con auto-transformador ofrece un mayor control que el método U/D, pero la tensión sigue aun aplicándose por tramos. Las limitaciones de este arrancador son: 1. Cambios en el par debido al paso de una tensión a otra. 2. Un número limitado de los escalones de tensión de salida limitan las posibilidades de seleccionar la corriente de arranque ideal. 3. Los modelos aptos para condiciones de partida frecuente o de larga duración son caros.

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4. No pueden realizar una partida con reducción de tensión eficaz con cargas en las que la necesidades de arranque varíen (ver figura 3).

Los arrancadores de resistencia primaria también ofrecen un mayor control que los arrancadores U/D. Sin embargo, tienen una serie de caracteristicas que reducen su efectividad. Algunas de éstas son: 1. Dificultad de optimizar el rendimiento del arranque cuando está en servicio porque el valor de resistencia se tiene que calcular cuando se realiza el arranque y es difícil cambiarlo después. 2. Bajo rendimiento en situaciones de arranque frecuente debido a que el valor de las resistencias cambia a medida que se va generando calor en ellas durante un arranque. Necesita largos períodos de refrigeración entre arranques. 3. Bajo rendimiento en arranques con cargas pesadas o en arranques de larga duración debido a la temperatura en las resistencias. 4. No realiza un arranque con reducción de tensión efectivo cuando se trata de cargas en las que las nece-sidades de arranque varían (ver figura 4).

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Los arrancadores suaves son los arrancadores más avanzados. Ofrecen un control superior de la corriente y el par, e incorporan elementos avanzados de protección de motor. Algunos tipos son: Controladores de Par, Controladores de par de 1, 2 ó 3 fases, Controladores de tensión de lazo abierto o de lazo cerrado y Controladores de corriente de lazo cerrado. Las principales ventajas que ofrecen los arrancadores suaves son: 1. Control simple y flexible sobre la corriente y el par de arranque. 2. Control uniforme de la corriente y la tensión libre de saltos o transiciones. 3. Apto para realizar arranques frecuentes. 4. Apto para un cambio sencillo de las condiciones de arranque. 5. Control de parada suave que amplía el tiempo de deceleración del motor. 6. Control de frenado que reduce el tiempo de deceleración del motor.

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CONCLUSIONES

Toda máquina que convierte energía eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos es considerada esencialmente un motor eléctrico, algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.

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Bibliografía http://www.MOTORES%20MANTTO%202.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico

http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=304 https://www.ecured.cu/Arranque_de_motores_el%C3%A9ctricos...