AUTOMATISMO ELECTRICO CONVENCIONAL

7/31/2019 AUTOMATISMO ELECTRICO CONVENCIONAL

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Tema 4Automatismos elctricos convencionales

1. Automatismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12. Componentes de un sistema automtico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13. Mando manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24. Rels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25. Contactos auxiliares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36. Temporizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47. Programadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

8. Principales maniobras semi-automticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79. La inversin del giro en el motor trifsico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710. Doble acometida automtica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011. Arrancador por sistema estrella tringulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1212. Arrancador por resistencias estatricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1513. Motores de varias velocidades por conmutacin de polos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15


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Curso Virtual: Electricidad Industrial

Mdulo 2. Tema 4 Automatismos elctricos convencionales Pgina 1 de 16

Tema 4

Automatismos elctricos convencionales

1. AUTOMATISMOS

Automatizar una accin implica el empleo de sistemas de control capaces de sustituirtotal o parcialmente al hombre en determinadas tareas, ejerciendo las acciones deforma fiable y satisfactorias

2. COMPONENTES DE UN SISTEMA AUTOMTICO

La parte ms importante de un automatismo son:

Los sensores

El mando manual

Los rels auxiliaresEl sensor es un elemento capaz de detectar la variacin de una seal fsica ytransmitirla al control central.

Los sensores se construyen de diferentes formas para que puedan percibir:

Variacin de temperatura

Humedad

Presin

Caudal

Posicin fsica

Presencia de gas

Aproximacin fsica

En el tema 5 se estudia con ms profundidad las propiedades de los sensores.


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3. MANDO MANUAL

Se dice que un sistema es automtico cuando no necesita la intervencin directa delhombre para su puesta en marcha. Si es preciso que para el inicio de la marcha elhombre manipule un interruptor o un pulsador el sistema se llama semiautomtico.Este tema trata de los sistemas semiautomticos. En el tema 3 de estudi con masdetenimiento el mando puramente manual.

4. RELS

El rel es como un contactor de pequeas dimensiones, en que los contactos soportanmuy pequeas intensidades de corriente.

La armadura de un rel se asemeja al brazo de una balanza N (figura 1), de modo queste bascula sobre un eje. Al conectar una corriente continua, entre los puntos 1 y 2,el electroimn E, atrae a su armadura N, venciendo la fuerza del muelle M, o en otroscasos, el de una lmina L. Cuando cesa la corriente, la fuerza del muelle vuelve a laposicin inicial la armadura N.

A B 1 2 C

M

L

N

E

Figura 1 REL

Solidario con la armadura N, y unido por piezas aislantes, est el doble contacto C; queen el extremo tiene, por la parte superior, y la inferior, una pieza de una aleacinespecial (pintada de negro en la figura), capaz de resistir las pequeas chispas que seproducen al cerrar o abrir el circuito de corriente.

Cuando el rel est en reposo; es decir; no hay corriente en la bobina E, existe unacomunicacin elctrica entre los puntos A y C; cuando se excita la bobina, el efectoelectromagntico del carrete atrae al ncleo, abrindose el contacto A C, y al mismotiempo, cerrndose el contacto B C. Se puede decir del rel, que es igual que unconmutador con mando elctrico.

Existen rels que actan a la vez con ms de un conmutador, no existiendo en teoralmite para el nmero de contactos que han de abrir o cerrar al mismo tiempo.


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Figura 2 DIVERSAS PRESENTACIONES COMERCIALES DE RELS

Figura 3 REL AUXILIAR CON DOS CONTACTOS ABIERTOS Y DOS CERRADOS

5. CONTACTOS AUXILIARES

Los contactores normalmente solo tienen un contacto auxiliar abierto, confrecuencia la automatizacin de una maniobra requiere ms de un contacto, para ellose utilizan los rels auxiliares y tambin los contactores auxiliares, que se aaden alcontactor, a la mayora de los contactores se les puede aadir un contacto auxiliarabierto o cerrado. Tambin hay boques de dos contactos, de tres o incluso cuatro. Enla figura 4, se ve un bloque de contactos auxiliares con tres contactos abiertos (NO)y uno cerrado (NC).


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Figura 4 CONTACTOS AUXILIARES, PARA MONTAR SOBRE CONTACTOR

6. TEMPORIZADORES

El temporizador retrasa la accin del contacto, la bobina acta, y todos los contactosque se mueven con ella; pero el contacto con dispositivo temporizado permanece enla misma posicin hasta que no transcurre el tiempo previsto y luego acta, los

temporizadores pueden ser: Con retraso a la desconexin

Con retraso a la conexin

Por la forma en que se produce la conexin/desconexin los temporizadores puedenser:

Trmicos

Neumticos

Electrnicos


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Figura 5 EN PRIMER TRMINO REL NEUMTICO CON RETRASO GRADUABLE A LA CONEXIN

Figura 6 REL TEMPORIZADO ELECTRNICO

7. PROGRAMADORES

Cualquier dispositivo que tenga un contacto que se abra o cierre, respondiendo a untiempo graduable es un programador. Cuanto ms contactos tengan, ms caros sern.El reloj puede ser mecnico o electrnico, y los contactos normalmente son de tipoconmutador, al abrir un contacto se cierra otro.


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Figura 7 RELOJ ANALGICO CON UN CONTACTO PROGRAMABLE

Figura 8 RELOJ DIGITAL CON DOS CONTACTOS PROGRAMABLES Y RESERVA DE 72 HORAS

Figura 9 AUTMATA CON RELOJ DIGITAL INTERNO Y VARIOS CONTACTOS PROGRAMABLES


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8. PRINCIPALES MANIOBRAS SEMI-AUTOMTICAS

Hay una serie de maniobras muy utilizadas como son:

Inversin de giro, para mquinas que funcionan en doble sentido, como son lasgras, los ascensores, y las mquinas herramientas.

Doble alimentacin automtica, para cuando falta la corriente de alimentaciny se sustituye por la alimentacin alternativa

Arrancadores, por sistema estrella tringulo, o arranque por resistencias

estatricas

Motores de varias velocidades porconmutacin de polos

9. LA INVERSIN DEL GIRO EN EL MOTOR TRIFSICO

La inversin del giro se consigue cambiando dos fases, para lo que hace falta doscontactores con dos contactos auxiliares un NO y un NC por cada contactor, tambinun enclavamiento mecnico. El enclavamiento mecnico, a veces se sustituye por undoble enclavamiento elctrico, utilizando pulsadores de doble contactos.

El mando del inversor requiere una botonera de mando de tres botones, dos demarcha y uno de paro.

Para cambiar el sentido del giro es necesario parar y esperar que el motor se pare.Caso de no esperar y dar la orden de giro en sentido contrario, sin que el motor se hayaparado por si mismo, se producir un frenado brusco y una marcha a contracorriente.Esto produce un consumo de corriente tan elevado que puede llegar a fundir losfusibles. Para evitar esto, puede acoplarse un contacto con retraso a la conexin, unelectroimn freno en el eje del motor o unos fusibles de mayor amperaje.

Figura 10 INVERSOR CON ENCLAVAMIENTO MECNICO


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En la figura 10 se observa que los tres puentes de arriba no son como los de abajo, enel esquema de maniobra tambin se ve que difieren. Esto es as por la forma deconmutar las fases, las dos fases de los extremos se cambian y el nico puente que novara es el que corresponde la fase central S. Se puede cambiar otras dos fasescualquieras, pero entonces la vista de los puentes queda peor, menos esttica.

Figura 11 CIRCUITO DE FUERZA DE UN INVERSOR

Nota: Si se prefiere, a las tres fases tambin se les pude denominar L1, L2 y L3

Esquema de mando en lnea del inversor con botonera simple

Suponiendo que se trata del montaje de un motor que sube y baja, a las bobinas se laspuede llamarS y B, los contactor auxiliares normalmente abierto y cerrado tambin S

y B, si las bobinas no tienen corriente, la posicin de los contactos ser losrepresentados en el esquema. Cuando por medio del pulsadorMS se enve corrientea la bobina S, el contacto normalmente abierto S, se cerrar y el normalmente cerradoS se abrir, al soltar el pulsadorMS la bobina quedar retenida el piloto encendido yel motor seguir en marcha. Si en ese momento se enva corriente mediante elpulsadorMB, el contacto normalmente cerrado S impedir que llegue la corriente a labobina B pues este contacto estar abierto mientra S permanezca cerrado.

Pulsando P se corta la corriente y todo vuelve a la posicin de inicio (figura 12).


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Si durante el funcionamiento se produce un consumo excesivo el trmico abrir elcontacto cerrado y sera igual que si se hubiese pulsado P, con la diferencia que ahorase cerrar el contacto abierto del trmico y la luz de avera se encender.

Observe el dibujo y deduzca que ocurre si se pulsa MB estando en la posicin inicial.

Figura 12 ESQUEMA DE INVERSOR CON BOTONERA SIMPLE

Figura 13 ESQUEMA DE INVERSOR CON BOTONERA DOBLE


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10. DOBLE ALIMENTACIN AUTOMTICA

Resumiendo las Instrucciones ITC-BT-28 e ITC-BT-40 la entrada en funcionamiento deuna alimentacin propia se tendr que realizar cuando falte el suministro normal, y quetiene que existir un dispositivo que desconecte la carga de la empresa distribuidora deenerga y conecte la propia sin que no pueda darse la posibilidad del acoplamiento conla Red de Distribucin Pblica o con otro generador, precisar la instalacin de undispositivo que permita conectar y desconectar la carga en los circuitos de salida delgenerador.

Este dispositivo es un conmutador de potencia, compuesto de dos contactores y unenclavamiento mecnico, sin interruptor o pulsador de puesta en marcha, que se realizade forma automtica mediante un rel auxiliar de vigilancia.

El esquema bsico sera el de la figura 14 y 15. Sobre estos esquemas, caben muchasvariantes, principalmente en lo que se refiere al rel de vigilancia, que incluir contactosde tiempo, para que cuando regrese el suministro el reabastecimiento no seainmediato, sino una vez trascurrido un tiempo de unos minutos sin nuevos cortes.

Figura 14 ESQUEMA DEL CIRCUITO DE MANIOBRA, PARA DOBLE ACOMETIDA


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En la instalacin de un grupo electrgeno para reemplazar el suministro normal, laprincipal preocupacin es que al cambiar de Red a Grupo, no se altere la sucesinde fases, que los motores no cambien el sentido de giro. Puede darse el caso queen un principio el reemplazamiento slo est pensado para alumbrado, en cuyo casola sucesin de fases no es preocupante, pero las instalaciones nunca son invariablesy lo que en un principio solo iban a ser lmpara, en un futuro se puede creerconveniente aadir motores, Ante la posibilidad, que pueden existir motores tambinse tiene que verificar que la sucesin de fases sea la misma en todos los casos.

El circuito de mando tiene un rel de vigilancia RV siempre accionado, por tanto el

contacto abierto siempre estar cerrado, y la bobina de contactor Red mantendr elcontacto normalmente cerrado en posicin de abierto, y la bobina del grupo sincorriente. Cuando falta el suministro normal, la posicin ser la representada en elesquema de la figura 15

Figura 15 ESQUEMA DE CONEXIN RED-GRUPO ELECTRGENO


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Con el rel RV sin corriente, llega tensin directamente a la bobina Grupo, que entraen accin, abriendo el contacto cerrado de impidiendo que llegue corriente a labobina de Red. Tan pronto regrese la corriente de red, el rel RV acta y abre elcontacto cerrado de RV, desconectando grupo e inmediatamente que grupo sedesconecte se cierra el contacto cerrado de grupo y pasa corriente a la bobinaprincipal de Red, quedando el servicio restaurado. Este cambio es tan rpido, que elalumbrado ni siquiera se apaga, se notar un pequeo parpadeo, que de no estpendiente, ni se notar.

11. ARRANCADOR POR SISTEMA ESTRELLA TRINGULO

Cuando un motor comienza a girar, lo hace arrastrando en su rotacin todo el peso delhierro que forma la parte mvil, venciendo la inercia de su peso. Cuanto mayor es elmotor mayor inercia, y ms largo el tiempo necesario para que el motor alcance suvelocidad de funcionamiento. Durante el tiempo que dura esta resistencia al paso dereposo al de funcionamiento normal, el motor consume tres veces ms que en marchanormal. El objeto de los arrancadores es disminuir este exceso de corriente

Los arrancadores por sistema estrella tringulo consisten en hacer las conexionesdel motor en estrella y cuando transcurre el tiempo de arranque cambiar la conexin a

tringulo.

Para que esto sea posible, se tiene que cumplir las siguientes condiciones:

Motor de Tensin de la red 230 V Tensin de la red 400 V

230/400 V Se puede conectar No es posible

400/690 V No es posible Se puede conectar

Las conexiones en estrella y tringulo se realizan con tres contactores y un rel de

tiempo. Utilizando seis conductores desde el motor hasta el arrancador, los tresconductores de la parte superior del motor se tiene que corresponder con los tresconductores de abajo, si se altera el orden el motor quedara en dos fases.

Para motores pequeos (menos de 3 KW) el arranque se realiza directamente, lautilizacin de los arrancadores slo se aconseja a partir de los 4 CV.


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Figura 16 ARRANCADOR ESTRELLA TRINGULO, CON REL DE TIEMPO NEUMTICO

El esquema de mando tiene slo un pulsador de marcha y otro de paro, la conmutacinla realiza el rel de tiempo

Figura 17 ESQUEMA MANDO


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En la figura 17, la bobina el contactor principal es K1, y sobre este contactor estcolocado el rel de tiempo. La bobina del arranque en estrella es K2, que es la queentra primero, a continuacin entra K1, pasado el tiempo (ajustable) se desconecta elcontactorK2 y de inmediato entra el contactor de marcha en tringulo con bobina K3

Figura 18 ESQUEMA DE MANIOBRA DEL ARRANCADOR ESTRELLA TRINGULO

Cuando entra el contactorK2 se ponen en cortacircuito los bornes XYZ, luego entra el

contactorK1 y el motor arranca, la tensin de la red es 3 veces menorde la que lecorresponde, luego el consumo tambin es menor en la misma proporcin, el motorarranca y va adquiriendo velocidad, en el tema anterior se dijo que el voltaje no leafecta a la velocidad, solamente el nmero de polos y la frecuencia. Cuando el motoradquiere toda su velocidad el consumo baja en ese momento es cuando se abren lospuentes de la estrella y entra en funcionamiento el contactorK3 que puentea U con X,V con Y, y W con Z. Es decir, los ha conectado en tringulo, la conexin quecorresponde a la red (la ms baja del motor).

PorF2 (el trmico) no pasa toda la corriente que consume el motorsolamente 3veces la intensidad nominal, por lo que este trmico se tendr que ajustar a eseconsumo.

El sistema de estrella tringulo es el ms popular y ms empleado, el inconvenienteest en la tensin del motor que no todos los motores coinciden la tensin menor defuncionamiento con la de la red, y si no es as no se puede montar este sistema habraque ir a un sistema ms costoso y voluminoso que empleara autotransformadores,para hacer la misma funcin de comenzar con una tensin baja y escalonadamente irlasubiendo hasta llegar a la tensin de red y entonces desconectarlo.


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12. ARRANCADOR POR RESISTENCIAS ESTATRICAS

Aplicable a los motores de rotor bobinado. El esquema de la maniobra sera como elde la figura 19

Figura 19 ARRANCADOR PARA ROTOR BOBINADO CON RESISTENCIAS ESTATRICAS

13. MOTORES DE VARIAS VELOCIDADES POR CONMUTACIN DE POLOS

El esquema ms comn de motores de dos velocidades es la conexin Dahlander, yaque no emplea dos devanados independientes sino uno solo, con dos formas deconectarlo. El esquema de conexin del motor sera el de la figura 20

Figura 20 CONEXIN DAHLANDER


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Este sistema emplea tres contactores y dos rels trmicos, con una botonera de trespulsadores. Paro, velocidad lenta y velocidad rpida. Para pasar a la velocidad rpidano es necesario pasar primero por la lenta, se accede directamente.

Figura 21 CIRCUITO DE MANDO EN CONEXIN DAHLANDER

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