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CONTROL ELECTRICO DE MOTORES

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Ricardo Gaytan

on 14 February 2015

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CONTROL ELECTRICO DE MOTORES
El control de la energía eléctrica, es básica cuando se usa maquinaria industrial. La electricidad industrial está relacionada en primer lugar con el control del equipo eléctrico industrial y sus procesos relacionados.

Cuando se trabaja con equipo eléctrico industrial, es necesario y fundamental, tener la habilidad para leer diagramas esquemáticos; aunque hay distintos tipos de diagramas relacionados con el equipo eléctrico.
Control del motor.

Es un término genérico que significa muchas cosas, desde un simple interruptor hasta un complejo sistema con componentes tales como relevadores, controles de tiempo e interruptores. Sin embargo, la función común es la misma en cualquier caso.
Propósito del controlador
Arranque.
Paro.
Inversión de la rotación.
Marcha.
Control de velocidad.
Seguridad del operador.
Protección contra daños.
Mantenimiento de los
dispositivos de arranque.
El motor se puede arrancar conectándolo directamente a través de la línea. Sin embargo, la máquina impulsada se puede dañar si se arranca con ese esfuerzo giratorio repentino. El arranque debe hacerse lenta y gradualmente, no sólo para proteger la máquina, sino porque la oleada de corriente de la línea durante el arranque puede ser demasiado grande.
Los controladores permiten el funcionamiento hasta la detención de los motores y también imprimen una acción de freno cuando se debe detener la máquina rápidamente. La parada rápida es una función vital del controlador para casos de emergencia.
Se necesitan controladores para cambiar automáticamente la dirección de la rotación de las máquinas mediante el mando de un operador en una estación de control. La acción de inversión de los controladores es un proceso continuo en muchas aplicaciones industriales.
Las velocidades y características de operación deseadas, son, función y propósito directos de los controladores. Éstos protegen a los motores, operadores, máquinas y materiales, mientras funcionan.
Algunos controladores pueden mantener velocidades muy precisas para propósitos de procesos. industriales, pero se necesitan de otro tipo para cambiar las velocidades de los motores por pasos o gradualmente.
Muchas salvaguardas mecánicas han dado origen a métodos eléctricos. Los dispositivos piloto de control eléctrico afectan directamente a los controladores al proteger a los operadores de la máquina contra condiciones inseguras.
Una parte de la función de una máquina automática es la de protegerse a sí misma contra daños, así corno a los materiales manufacturados o elaborados. Por ejemplo, se impiden los atascamientos de los transportadores.
Una vez instalados y ajustados adecuadamente, los arrancadores para motor mantendrán el tiempo de arranque, voltajes, corriente y troqué confiables, en beneficio de la máquina impulsada y el sistema de energía.
PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGAS
La protección contra sobrecargas en un motor eléctrico, es necesaria para evitar que se queme y para asegurar una duración máxima de operación. Los motores eléctricos, si se les pern-úte, funcionarán con una salida mayor de su capacidad nominal. Se puede originar una sobrecarga en el motor, al sobrecargarse la maquinaria impulsada por un voltaje bajo en la línea, o a causa de una línea abierta en un sistema polifásico, lo que da por resultado una operación monofásica. Bajo cualquier condición de sobrecarga, un motor toma una corriente excesiva que causa el sobrecalentamiento.
Elementos de control
electromecánicos.

Botón pulsador.
Interruptor selector.
Elementos finales de carrera.
Relé.
Relevador de sobre carga.
Contactor.
Arrancador.
Temporizadores.
Sensores electromecánicos de velocidad y posición.
Pulsadores



Los pulsadores son elementos de accionamiento que sirven para cerrar o abrir un circuito permitiendo el paso o no de la corriente a través de ellos.

Existen tres tipos:
• Pulsador de paro.
• Pulsador de marcha.
• Pulsador de doble cámara.
Interruptor Selector
El interruptor selector su funcion es abrir y cerrar un contacto ya sea normalmente abierto o normalmente cerrado segun su aplicacion electrica en un circuito, por lo regular para ponerse en una operacion en automatico o en manual consta de sus contactos electricos normal abierto o normal cerrado segun su aplicacion.
Se utilizan para activar arrancadores magneticos y estos controlar motores electricos de gran capacidad o potencia ademas de que tambien pueden activar relays, contactores etc. Su aplicacion electrica en el uso industrial es fundamental en equipos donde se requiera una operacion en manual y automatico.
Elementos de Final de Carrera
Este elemento es un interruptor de posición que se utiliza en apertura automáticade puertas, como elemento de seguridad, para invertir el sentido de giro de un motor o para pararlo. Como se puede observar, el final de carrera está compuesto por un contacto normalmente cerrado y otro normalmente abierto. Cuando se presiona sobre el vástago, cambian los contactos de posición, cerrándose el abierto y viceversa.
Rele
EI relevador de control típico, llamado así por las funciones que normalmente realiza, esta formado por:
Una bobina, una estructura metálica llamada núcleo que a su vez esta constituida de dos partes, el núcleo móvil o armadura y el núcleo fijo en el cual se monta la bobina y se acopla a un juego de contactos. Básicamente funciona como un interruptor magnético abriendo y/o cerrando contactos.



Si se aplica un voltaje o una diferencia de potencial adecuada en las terminales de la bobina, circula a través de ella corriente eléctrica, entonces se produce un fuerte campo magnético, este electroimán empuja o atrae al núcleo móvil o armadura hacia el núcleo fijo y coacciona que los contactos o platinos que están abiertos se cierren, y si están cerrados que se abran, logrando de esta manera controlar maquinaria y equipo.
Principio de operación del relevador y contactor.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea. Se les llamaba "relevadores". De ahí "relé".
Tipos de relés:

Relés electromecánicos
Relé de estado sólido
Relé de láminas

Relés electromecánicos
Están formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna. Se dividen en:

Relés de tipo armadura
Relés de núcleo móvil
Relé tipo reed o de lengüeta
Relés polarizados o biestables
Son los más antiguos y también los más utilizados. El esquema siguiente nos explica prácticamente su constitución y funcionamiento. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es N.O ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado).
Estos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos, debido a su mayor fuerza atractiva (por ello es útil para manejar altas corrientes).
Formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los contactos (pueden se múltiples) montados sobre delgadas láminas metálicas. Dichos contactos se cierran por medio de la excitación de una bobina, que está situada alrededor de dicha ampolla.
Llevan una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior puede girar dentro de los polos de un electroimán y el otro lleva una cabeza de contacto. Si se excita al electroimán, se mueve la armadura y cierra los contactos. Si la polaridad es la opuesta girará en sentido contrario, abriendo los contactos ó cerrando otro circuito( ó varios)
Un relé de estado sólido SSR (Solid State Relay), es un circuito eléctrónico que contiene en su interior un circuito disparado por nivel, acoplado a un interruptor semiconductor, un transistor o un tiristor. Por SSR se entenderá un producto construido y comprobado en una fábrica, no un dispositivo formado por componentes independientes que se han montado sobre una placa de circuito impreso.

Relevador de Estado Solido
Estructura del SSR:

Circuito de Entrada o de Control:
Control por tensión continua: el circuito de entrada suele ser un LED ( Fotodiodo), solo o con una resistencia en serie, también podemos encontrarlo con un diodo en antiparalelo para evitar la inversión de la polaridad por accidente. Los niveles de entrada son compatibles con TTL, CMOS, y otros valores normalizados ( 12V, 24V, etc.).

Control por tensión Alterna:
El circuito de entrada suele ser como el anterior incorporando un puente rectificador integrado y una fuente de corriente continua para polarizar el diodo LED.
Acoplamiento.
El acoplamiento con el circuito se realiza por medio de un optoacoplador o por medio de un transformador que se encuentra acoplado de forma magnética con el circuito de disparo del Triac.

Circuito de Conmutación o de salida.
El circuito de salida contiene los dispositivos semiconductores de potencia con su correspondiente circuito excitador. Este circuito será diferente según queramos conmutar CC, CA.
Rele de Laminas
Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un electroimán excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. Se utilizaron en aeromodelismo y otros sistemas de telecontrol.
La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimán, y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control. También ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas señales de control.
Relevador de Sobrecarga
Es un mecanismo que sirve como elemento de protección del motor. Su misión consiste en desconectar el circuito cuando la intensidad consumida por el motor, supera durante un tiempo corto, a la permitida por este, evitando que el bobinado se queme. Esto ocurre gracias a que consta de tres láminas bimetálicas con sus correspondientes bobinas calefactoras que cuando son recorridas por una determinada intensidad, provocan el calentamiento del bimetal y la apertura del relé. La velocidad de corte no es tan rápida como en el interruptor magnetotérmico. Se debe regular (tornillo 7), a la Intensidad Nominal del motor (In), para el arranque directo.
Elección del Relé Térmico: Para la elección de este mecanismo hay que tener en cuenta el tiempo máximo que puede soportar una sobre intensidad no admisible, y asegurarnos de que la intensidad del receptor esté comprendida dentro del margen de regulación de la intensidad del relé.
EL CONTACTOR

Es un mecanismo cuya misión es la de cerrar unos contactos, para permitir el paso de la corriente a través de ellos. Esto ocurre cuando la bobina del contactor recibe corriente eléctrica, comportándose como electroimán y atrayendo dichos contactos.
Contactos auxiliares:
Para poder disponer de mas contactos auxiliares y según el modelo de contactor, se le puede acoplar a este una cámara de contactos auxiliares o módulos independientes,normalmente abiertos (NO), o normalmente cerrados (NC).
El Contactor se denomina con las letras KM seguidas de un número.
EL INTERRUPTOR AUTOMÁTICO MAGNETOTÉRMICO
Su misión es la de proteger a la instalación Y al motor, abriendo el circuito en los Siguientes casos: - Cortocircuito: En cualquier punto de la instalación. - Sobrecarga: Cuando la intensidad consumida en un instante, supera la intensidad a la que está calibrada el magnetotérmico.
Elección del interruptor automático magnetotérmico:
Se deberán seguir los siguientes pasos:
1. Hay que seleccionar el tipo de curva de disparo.
2. Elegir el calibre o intensidad nominal, cuyo valor será inferior o igual a la que consume el receptor de forma permanente.
EJEMPLO
PRESOSTATOS
El presostato es un mecanismo que abre o cierra unos contactos que posee, en función de la presión que detecta. Esta presión puede ser provocada por aire, aceite o agua, dependiendo del tipo de presostato. Se suelen usar en grupos de presión de agua, poniendo en marcha un motor-bomba cuando la presión de la red no es suficiente.
DETECTORES INDUCTIVOS
El Detector Inductivo es un fin de carrera que trabaja exento de roces y sin contactos, no está expuesto a desgastes mecánicos y en general es resistente a los efectos del clima. Su empleo es especialmente indicado allí donde se requieren elevadas exigencias, precisión en el punto de conexión, duración, frecuencia de maniobras, y velocidad de accionamiento.
El DI es excitado por un campo alterno de alta frecuencia, el cual se origina en la "superficie activa" del DI, la magnitud de este campo alterno determina el "alcance" del aparato. Cuando se aproxima un material buen conductor eléctrico o magnético, el campo se amortigua. Ambos estados (campo amortiguado o no amortiguado) son valorados por el DI y conducen a un cambio de la señal en la salida.
DETECTORES CAPACITIVOS
Estos detectores de proximidad capacitivos son interruptores de límite, que trabajan sin roces ni contactos. Pueden detectar materiales de conducción o no conducción eléctrica, que se encuentran en estado sólido, líquido o pulvurento, entre otros: vidrio,cerámica, plástico, madera, aceite, agua, cartón y papel. El DETECTOR se conecta cuando él y el material se encuentran uno enfrente del otro a una determinada distancia.
APLICACIONES:
– Señalización del nivel de llenado en recipientes de material plástico o vidrio
– Control del nivel de llenado con embalajes transparentes
– Aviso de roturas de hilo en bobinas
– Aviso de rotura de cinta transportadora
– Cuenta de botellas
– Cuenta de todo tipo de objetos

La superficie activa de un sensor está formada por dos electrodos metálicos dispuestos concéntricamente, éstos se pueden considerar como los electrodos de un condensador. Al acercarse un objeto a la superficie activa del sensor, se origina un campo eléctrico delante de la superficie del electrodo. Ésto se traduce con una elevación de la capacidad y el oscilador comienza a oscilar.
DETECTORES FOTOELÉCTRICOS.

Los DF reaccionan a cambios de la cantidad de luz recibida. El objeto a detectar interrumpe o refleja el haz luminoso emitido por el diodo emisor. Según el tipo de aparato, se evalúa o bien la reflexión del haz luminoso o la interrupción del mismo. La luz del emisor da en un objeto. Ésta se refleja de forma difusa y una parte de la luz alcanza la parte receptora del aparato. Si la intensidad de luz es suficiente, se conecta la salida. La distancia de reflexión depende del tamaño y del color del objeto así como del acabado de la superficie.
ACCESORIOS DE MONTAJE
Para realizar el montaje completo de un cuadro eléctrico, para una instalación de automatismo, es necesario utilizar una serie de accesorios.

BORNAS DE CONEXIÓN
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