SEP SNEST DGEST
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA
MANUAL DE PRÁCTICAS
CONTROL DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS
ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN
METEPEC, MÉXICO. 2013
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008
ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN 2
ÍNDICE
PRESENTACIÓN……………………………………………………………………………………………………..5
OBJETIVO GENERAL………………………………………………………………………………………………..5
DEFINICIONES………………………………………………………………………………………………………..5
EL APRENDIZAJE…………………………………………………………………………………………………….5
INVESTIGACIÓN……………………………………………………………………………………………………...7
PRÁCTICA……………………………………………………………………………………………………………..9
SUGERENCIAS DIDÁCTICAS………………………………………………………………………………………9
SUGERENCIAS PARA EL CUIDADO DEL EQUIPO……………………………………………………………10
PRÁCTICA No. 1 RECONOCIMIENTO DE LAS FUENTES DE ALIMENTACIÓN PRINCIPAL Y
AUXILIARES DEL LABORATORIO Y DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE CORRIENTE DIRECTA Y
SÍNCRONAS…………………………………………………………………………………………………………11
PRÁCTICA No. 2 EXPERIMENTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD………………………………………....15
PRÁCTICA No. 3 CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO MOTOR-GENERADOR C.D……………………….20
PRÁCTICA No. 4 MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA, OPERACIÓN CON CONTROL MANUAL...…….22
PRÁCTICA No. 5 MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA, ARRANCADOR MANUAL DE PLACA FRONTAL
25
PRÁCICA No.6 RECONOCIMIENTO DE EQUIPO DE CONTROL 28
PRÁCTICA No.7 CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL 29
PRÁCTICA No. 8 ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA CON ESTACIÓN DE
BOTONES 31
PRÁCTICA No. 9 ARRANCADOR AUTOMÁTICO POR RELEVACIÓN DE UN MOTOR DE CORRIENTE
DIRECTA 33
PRÁCTICA No.10 CAMPO MAGNETICO GIRATORIO 35
PRÁCTICA No.11 CONTROL DE VELOCIDAD MANUAL DE UN MOTOR DE ROTOR DEVANADO
TRIFÁSICO 37
PRÁCTICA No. 12 SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD POR MEDIO DE ESTACIÓN DE BOTONES DE UN
MOTOR DE ROTOR DEVANADO 39
PRÁCTICA No. 13 MOTOR DE INDUCCIÓN. PARÁMETROS DE CIRCUITO EQUIVALENTE Y CURVA
PAR VELOCIDAD. CORRIENTE DE ARRANQUE A TENSIÓN PLENA 42
PRÁCTICA No. 14 CONTROL DE MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO POR ESTACIÓN DE BOTONES
PARA CONTROL REVERSIBLE 44
PRÀCTICA No. 15 ARRANQUE DE MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN POR RESISTENCIAS 46
PRÁCTICA No. 16 ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR AUTOTRANSFORMADOR 49
PRÁCTICA No. 17 ARRANCADOR ESTRELLA-DELTA 51
PRÁCTICA No. 18 ARRANQUE DE UN MOTOR DE EMBOBINADO PARCIAL (BIPARTIDO) 54
PRÁCTICA No. 19 CONTROL DE MOTOR MONOFÁSICO (ARRANQUE POR CAPACITOR) 56
PRÁCTICA No. 20 CONTROLADOR DE MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA POR S.C.R. 58
PRÁCTICA No. 21 VARIADOR DE FRECUENCIA ALTIVAR 16 60
PRÁCTICA No. 22 CONTROLADOR BALDOR 62
PRÁCTICA No. 23 ARRANCADOR SUAVE ALTISTAR 67
PRÁCTICA No. 24 SIMULACIÓN DE PROBLEMAS DE CIRCUITOS DE CONTROL 71
PRÁCTICA No. 25 CONEXIÓN FÍSICA DE EJERCICIOS DE CONTROL SIMULADOS MEDIANTE EL
USO DE PLC 75
ELABORACIÓN Y PRESENTACIÓN DE REPORTES………………………………………………………….77
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………………………………....77
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ANEXOS
TABLAS
Tabla 4.1 Análisis de Mediciones motor de cd. De Lorenzo……………………………………………………23
Tabla 5.1 Análisis de Mediciones Motor de cd. Lavolt…………………………………………………………..26
Tabla 11.1 Análisis de mediciones en el arranque y al variar la velocidad del motor rotor devanado
trifásico……………………………………………………………………………………………………………….38
Tabla 12.1 Voltajes y corrientes de arranque para el Motor Rotor devanado………………………………..41
Tabla 12.2 Análisis de Mediciones para el Motor Rotor devanado……………………………………………41
Tabla 13.1 Análisis de mediciones (Rotor bloqueado y al vacío)……………………………………………...43
Tabla 14.1 Análisis de Mediciones………………………………………………………………………………..45
Tabla 15.1 Análisis de Mediciones………………………………………………………………………………..48
Tabla 17.1 Análisis de Mediciones………………………………………………………………………………..53
Tabla 18.1 Análisis de Mediciones………………………………………………………………………………..55
FIGURAS Y DIAGRAMAS
Figura 1.1 Equipo de Lorenzo……………………………………………………………………………………. 13
Figura 1.2 Equipo de Lorenzo 13
Figura 1.3 Equipo de Lorenzo……………………………………………………………………………………...14
Figura 1.4 Equipo de Lorenzo……………………………………………………………………………………...14
Figura 1.5 Equipo de Lorenzo……………………………………………………………………………………...14
Figura 2.1 Circuito de una batería utilizando acido cítrico………………………………………………………16
Figura 2.2 Circuito de una batería usando una solución de NaCl……………………………………………...16
Figura 2.3 Circuito de una batería usando hierro y cobre……………………………………………………….17
Figura 2.4 Efectos de un campo magnético sobre un conductor………………………………………………17
Figura 2.5 Un electroimán………………………………………………………………………………………….18
Figura 2.6 Circuito para medir el voltaje en una batería………………………………………………………...19
Figura 2.7 Caída de voltaje interna en una batería………………………………………………………………19
Figura 3.1 Diseño de un motor de CD sencillo…………………………………………………………………...21
Figura 4.1 Diagrama de un motor de cd shunt para de Lorenzo……………………………………………….23
Figura 5.1 Diagrama de conexión del motor de CD. Para Lavolt………………………………………………26
Figura 7.1 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción…………………………………30
Figura 7.2 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción con botón de paro…………...30
Figura 7.3 Circuito de control y fuerza para 2 motores trifásicos de inducción………………………………30
Figura 8.1Diagrama de escalera para el arranque de un motor de CD……………………………………….32
Figura 9.1 Diagrama de arranque automático por relevación de un motor de CD………………………......34
Figura 10.1 Campo formado por 4 bobinas……………………………………………………………………...36
Figura 11.1 Conexión de un Motor Rotor devanado trifásico………………………………………………….38
Figura 12.1 Diagrama escalera de control y fuerza para un Motor Rotor Devanado……………………….40
Figura 13.1 Diagrama Conexión Motor Jaula de Ardilla………………………………………………………..43
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Figura 14.1 Diagrama de control para motor trifásico rotor devanado………………………………………..45
Figura 14.2 Diagrama de fuerza para motor trifásico rotor devanado………………………………………...45
Figura 15.1 Diagrama de control para Motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias…………...47
Figura 15.2 Diagrama de fuerza para motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias……………47
Figura 16.1 Diagrama de control para motor trifásico arranque por autotransformador……………………50
Figura 16.2 Diagrama de fuerza para un motor trifásico arranque por autotransformador………………...50
Figura 17.1 Diagrama de Control para un motor trifásico conectado en estrella/delta……………………...52
Figura 17.2 Diagrama de Fuerza para un motor trifásico………………………………………………………52
Figura 18.1 Diagrama de control para un motor bipartido……………………………………………………...55
Figura 18.2 Diagrama de fuerza para un motor bipartido………………………………………………………55
Figura 19.1 Diagrama de conexión para motor monofásico arranque con capacitor……………………….57
Figura 19.2 Diagrama de Conexión para motor monofásico arranque con capacitor invirtiendo el sentido
de giro………………………………………………………………………………………………………………...57
Figura 20.1 Conexión de campo y armadura para un motor de CD. Controlado por S.C.R………………...59
Figura 21.1Diagrama de Conexión del control Altivar 16…………………………………………………...….61
Figura 22.1 Diagrama de Conexión del motor inducción trifásico con controlador Baldor……………...….63
Figura 23.1 Diagrama de conexión para motor trifásico de inducción con controlador ALTISTART….…...68
Figura 23.2 Contactos abiertos y cerrados……………………………………………………………………….69
Figura 23.3 Conexón de botonera doble altistar………………………….……………………………………...69
Figura 23.4 Switches de Reguladores para el arranque y frenado del motor………………………………..70
Figura 24.1 Circuito de control para la inversión de un motor compuesto……………………………………73
Figura 24.2 Variación de la velocidad mediante la Rs y Rp-de un motor……………………………………74
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PRESENTACIÓN
índice
El presente manual pretende poner a disposición de alumnos y maestros una
guía de suficientes prácticas que se pueden realizar con base al equipo
disponible en el Laboratorio de Ingeniería Electromecánica de Instituto
Tecnológico de Toluca como el “de Lorenzo”, el “Lab Volt”, y equipo industrial
que se ha adquirido comprándolo o por donación.
Algunas prácticas pueden ser opcionales, pero de realizarse son bastante
enriquecedoras, como por ejemplo el campo magnético giratorio, el de
arranque a tensión plena con observación especial en la corriente de arranque
y el factor de potencia, y la prueba de equipos industriales como el Baldor, el
Altistart y el Altivar, modelos que ya son atrasados pero que presentan el
mismo principio de funcionamiento que los actuales que son más pequeños y
que tienen más funciones
OBJETIVO GENERAL
índice
Proporcionar una guía de prácticas para la asignatura de Controles Eléctricos
que abarque la totalidad del programa de estudio, que sea de utilidad tanto
para alumnos como para profesores de la misma y que se desarrollan con el
equipo disponible en el Laboratorio de Ingeniería Electromecánica del Instituto
Tecnológico de Toluca.
DEFINICIONES
índice
EL APRENDIZAJE
índice
El conocimiento y la experiencia resultante, se constituyen en el ser humano, a
partir de las acciones pensadas y desarrolladas cotidianamente en interacción
con un medio concreto. El aprendizaje es un proceso de incorporación
cognoscitiva de elementos de la realidad a esquemas del pensamiento y de
acción. Esta concepción de aprendizaje se explica a partir de la interacción, la
maduración y la experiencia, es lo que se llama aprendizaje en el sentido
estricto.
Existe un aprendizaje solo a partir de la interiorización o abstracción de las
propias acciones del individuo sobre los objetos. Interacción y experiencia son
dos conceptos centrales a partir de los cuales es posible hablar de educación,
de aprendizaje y de algo muy importante, la inteligencia. La inteligencia es la
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adaptación por excelencia. La adaptación entendida como un concepto activo,
no pasivo e irreflexivo.
Se establece que la actividad es un requisito del aprendizaje, se entiende ésta
como un proceso operativo. La promoción del desarrollo intelectual tiene a
partir de la actividad. La acción constituye la acción previa y necesaria para
toda enseñanza.
La tarea básica de todo estudiante es organizar en su pensamiento una
posición de la realidad, a través de la interacción, la maduración y la
experiencia, no sólo de copiarlo o reproducirlo mecánicamente. Esta tarea va
asociada a la espontaneidad y la creatividad. Actitudes que se verán
favorecidas a través de la acción docente en la medida en que sea posible
organizar ambientes educativos adecuados.
A partir de estas condiciones, la acción docente constituye un reto ya que no se
trata de entregar conocimiento digerido al estudiante, sino de organizar
condiciones o ambientes que permitan la acción del propio estudiante, de
manera que pueda tener acceso al conocimiento.
Tratando de explicar y ahondar en lo expuesto, si observamos
cuidadosamente, la actuación cotidiana de cualquier estudiante situado en un
ambiente escolar, podemos inferir que se encuentra inmerso en tres procesos
básicos: de pensamiento, de comunicación y de investigación, los tres
fuertemente relacionados, que en la realidad aparecen como uno solo; es decir,
como un proceso de aprendizaje. Este, a su vez, se encuentra enmarcado en
un contexto social.
Tratando de ahondar un poco en las manifestaciones y características de
dichos procesos tenemos que: el hablar, leer y escribir se ubican como
aspectos básicos del proceso de la comunicación; La inducción, deducción,
análisis, síntesis, evaluación, etc., como formas lógicas del proceso del
pensamiento. Y la observación, la indagación, experimentación, comprobación,
descubrimiento, problematización, etc. como aspectos inherentes de la
actividad de la investigación.
Todos estos procesos propios de procesos particulares se entretejen,
interactúan, se superponen borrando sus fronteras artificiales, en aras de un
proceso único: el proceso de aprendizaje.
El aprendizaje es social, los procesos ya mencionados, se concretan con la
presencia de otros, implican vínculos, confrontaciones e interacciones. Si
continuamos con nuestra atenta observación de la actuación cotidiana de
cualquier estudiante en su ambiente escolar, lo vemos siempre rodeado de
otros estudiantes, de docentes, etc.; siempre y en todo momento, el alumno
concretará su actuación educativa con otros y entre otros.
Al tratar de explicar de esta manera el carácter social del aprendizaje; implica
que sus logros no pueden ser la suma de interacciones obtenidas de manera
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aislada y fragmentada; sino que supone una actitud crítica, cooperativa y
transformadora que en medio de un heterogeneidad, refleje una síntesis
particular que obligue a pensar y actuar, no de una forma aislada, sino
participativa.
En última instancia, las actividades propias del estudia-aprender, no son otra
cosa; una forma particular de investigar, indagar y descubrir: con el docente,
con el grupo, en los libros, en el aula, en el laboratorio, en los talleres, en el
ámbito educativo y en su contexto social.
Se pretende que el estudiante, a través del desarrollo de las prácticas,
recupere algunas técnicas de lectura, redacción e investigación; las estructure
a partir de sus posibilidades y establezca un conjunto de métodos y estrategias
para el aprendizaje, que le haga posible una mejor actuación en su formación
académica.
Se pretende que, en el transcurso de las actividades organizadas en las
prácticas, el estudiante se prepare con métodos propios, para que sea capaz,
de dominar los contenidos de las disciplinas básicas iniciales, mediante su
estudio organizado. Determine sus múltiples relaciones teóricas metodológicas,
a través de los procesos lógicos correspondientes. Defina los campos de
estudios interdisciplinarios de las ciencias de la ingeniería, o ciencias
económico-administrativas y desarrolle actitudes de observación, indagación e
investigación que le permitan confrontar su formación académica con los
problemas productivos de su entorno social.
INVESTIGACIÓN
índice
La investigación científica y tecnológica es una de las actividades
características de las sociedades contemporáneas. El gran valor intrínseco y
práctico de la ciencia la ha hecho trascender los estrechos muros del
laboratorio, para permear las actividades educativas, profesionales y
productivas. Así por ejemplo, la labor del profesionista moderno, cuando no
requiere del dominio de la investigación y sus límites en la solución de
problemas.
El conocimiento científico y la aplicación tecnológica están comprendidos en los
planes y programas de estudio de las carreras de nivel superior; pero la
ciencia, no es solo la acumulación de los conocimientos adquiridos, sino, sobre
todo, es un quehacer y una manera de ver el mundo.
¿Cómo se plantea un problema?, ¿Cómo se desarrolla un experimento?,
¿Cómo se analizan los resultados? y ¿Cómo se comunican a otras personas?;
¿Qué es lo que hacemos al medir una magnitud física?; ¿Cuál es la relación
entre la teoría y el experimento? Esto y otros aspectos medulares de la práctica
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científica y tecnológica son rara vez tratados y cubiertos en el desarrollo de los
programas de estudio.
Se pretende introducir a los estudiantes a la investigación desde el inicio de sus
estudios, que aprendan investigando a través de sus prácticas en el taller, en el
laboratorio; en el contexto de la institución, mediante la solución de problemas
y las discusiones con los compañeros y los docentes, estimulando el hábito de
cuestionar, imaginar y dudar.
Propiciar el pensamiento metódico y riguroso, y la creatividad, tanto en el
trabajo manual (taller y laboratorio), como intelectual; fomentar que el
estudiante protagonice el papel de investigador y pase por todas las etapas de
una investigación: Plantear un problema, proponer hipótesis, establecer
variables, diseñar la estrategia para resolverlo, realizar experimentos, analizar
los resultados, sacar conclusiones, elaborar un reporte y plantear nuevos
problemas.
Fomentar el trabajo individual, en equipo y grupal para analizar las diferentes
ideas, los experimentos probados, sus dificultades y resultados; así como, los
aspectos teóricos relacionados, formulando nuevas preguntas e hipótesis para
futuras prácticas. Para esto, se debe dar importancia a las prácticas. La base
del aprendizaje será la investigación y la experimentación, la lectura y las
discusiones bajo la coordinación adecuada del docente.
En este sentido, el propósito de una práctica es adquirir, afianzar o completar
algún conocimiento relacionado con un campo profesional. Hay miles de
interrogantes que se pueden plantear. ¿Qué queremos averiguar? ¿Qué
magnitudes podemos o debemos medir? ¿En qué condiciones se manifiesta el
fenómeno que me interesa? ¿Cuáles condiciones son controlables?, etc.;
Habrá preguntas relevantes y algunas otras irrelevantes; habría que tener el
cuidado de destacar las primeras y desechar las segundas.
El conocimiento científico y tecnológico contemporáneo está contenido en
múltiples publicaciones, por lo que es importante estar al tanto de esta
información para poder contextuar adecuadamente nuestras prácticas. Otros
aspectos importantes, es el tomar en cuenta el tiempo que se tiene disponible
para obtener el producto deseado. El límite del tiempo nos dirá que tipo de
experimento se puede realizar.
Para definir una práctica con mayor nitidez habrá que regresar a la literatura
especializada y consultar a docentes para recolectar la información sobre
experimentos similares y resultados que sirvan de antecedentes.
Es imposible hacer una buena práctica sin partir del conocimiento teórico. La
teoría es esencial para formular las preguntas que se responderán con la
práctica. Se debe conocer lo esencial de la teoría correspondiente al fenómeno
de estudio.
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Un aspecto necesario es la capacidad de "inventar el resultado". El "inventar el
resultado" (hipótesis y variables), ayuda a seleccionar el equipo y las
condiciones para el desarrollo del diseño, suministra una base para valorar el
resultado. Para esta capacidad heurística1 son sumamente importantes los
conocimientos antecedentes.
En la programación de una práctica se incluye la selección detallada de lo que
se va a realizar y con qué equipo, así como los tiempos en que se realizarán
las actividades.
PRÁCTICA
índice
Del Pequeño Larousse tomo dos definiciones a saber:
Practicar. Ejercer o aplicar unos conocimientos o una profesión bajo la
dirección de un profesor o jefe experto en la materia.
Práctica. En oposición a teórico, se dice de lo que tiende a la realización o
aplicación de determinados conocimientos.
Con base a lo anterior, puedo afirmar con fines de aplicación para el presente
manual, que la práctica es complemento de la teoría, la qué es indispensable
que se lleve a cabo para la comprobación de los conocimientos vertidos en la
cátedra y que apoya el desarrollo de habilidades y destrezas al manejar y
controlar equipo eléctrico
SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
índice
Se pueden repasar los principios de funcionamiento de los motores eléctricos
de corriente continua, especialmente el conectado en derivación, y los motores
de inducción jaula de ardilla, monofásico y trifásico y el trifásico de rotor
devanado.
El alumno pueden presentar por escrito la explicación del funcionamiento de los
circuitos de control y de fuerza previo a la realización de las prácticas, con base
a la explicación del profesor en la clase y/o investigando en la bibliografía
disponible.
El alumno puede investigar y proponer circuitos de control alternos a los
referidos en las prácticas en el reporte presentado por él.
1Proceso de acumulación de cualidades.
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SUGERENCIAS PARA EL CUIDADO DEL EQUIPO
índice
Para conectar un circuito sigue las siguientes instrucciones:
1. Conecta el circuito siguiéndolo tanto por el diagrama como físicamente:
de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, empieza con una rama
en serie hasta terminar y continua con los elementos que están en
paralelo en esa rama.
2. Sigue con otra rama en serie hasta terminar, que esté a su vez en
paralelo con la anterior rama en serie.
3. No conectes más de una terminal por borne de cada aparato de
medición.
4. Los vóltmetros se conectan al último y en paralelo.
5. Consultar los manuales de operación del equipo cuando sea requerido.
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PRÁCTICA No. 1
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 1 RECONOCIMIENTO DE LAS FUENTES DE
ALIMENTACIÓN PRINCIPAL Y AUXILIARES DEL LABORATORIO
Y DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE CORRIENTE DIRECTA Y
SÍNCRONAS.
OBJETIVOS:
1. Conocer el equipo con que se trabajará en el laboratorio dentro de la
materia de máquinas eléctricas I, anotando los datos de placa, haciendo
dibujos, especialmente los que detallen las diferencias en su
construcción de las máquinas eléctricas
2. Identificar las partes y funcionamiento de los tableros y consolas de
trabajo.
3. Identificar físicamente los diferentes tipos de motores y alternadores,
tanto en C.A. y C.D.
INTRODUCCIÓN: Es importante conocer el equipo disponible ya que podremos trabajar de
manera más eficiente y rápida cuando sea necesario además que el conocer el
equipo nos proporciona seguridad al realizar conexiones.
Existen diferentes tipos de tableros eléctricos, de control, distribución, lumbrado,
etc. A continuación se describen algunos.Un Tablero de Distribución es un
panel grande sencillo, estructura o conjunto de paneles donde se montan, ya
sea por el frente, por la parte posterior o en ambos lados, desconectadores,
dispositivos de protección contra sobrecorriente y otras protecciones, barras
conductores de conexión común y usualmente instrumentos de medición. Los
tableros de distribución de fuerza son accesibles generalmente por la parte
frontal y la posterior. Los tableros industriales son conjuntos de dispositivos e
instrumentos cableados en planta, tales como controladores, interruptores,
relevadores y dispositivos auxiliares. Los tableros pueden incluir dispositivos de
desconexión así como dispositivos de protección de los circuitos que alimentan
a los motores.En cuanto a los motores en algunos casos es posible identificar el
tipo al que pertenecen por simple inspección visual, gracias a la disposición de
sus devanados, escobillas y al tipo de rotor, pero no hay nada más exacto que
la revisión detenida de sus datos de placa que despejan cualquier duda.
EQUIPO Y MATERIAL: Tablero principal de alimentación
Máquinas de corriente directa "de Lorenzo" y Labvolt
Máquinas de corriente alterna "de Lorenzo" y Labvolt
1 Multímetro por equipo de trabajo
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PROCEDIMIENTO: 1.- Identifica los motores y generadores a estudiar.
2.- Observa su estructura tanto interna como externa. Dibuja los detalles de construcción donde sean visibles las diferencias de los distintos tipos de máquinas.
3.- Anota sus datos de placa.
4.- Realiza lo mismo con las consolas correspondientes.
5.- Describe los elementos indicados con las flechas.
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figuras
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Figuras
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PRÁCTICA No. 2
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 2 EXPERIMENTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD
OBJETIVOS:
1. Comprobar distintas formas de crear fuentes de fuerza electromotriz. 2. Comprobar la fuerza magnética sobre un conductor y los principios de
la máquina lineal. 3. Comprobar la construcción de un electroimán y verificar el
magnetismo remanente. 4. Comprobar la existencia de la resistencia interna de una batería.
INTRODUCCIÓN:
Los motores y generadores eléctricos son un grupo de aparatos que se
utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con
medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica
en eléctrica se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una máquina
que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.
Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se establece o se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André Marie Ampére. Si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica sobre el conductor.
EQUIPO Y MATERIAL: 1 Vóltmetro. 1 limón. 1 lámina de Cu. 1 lamina de Zn. 1 recipiente transparente. 7 rondanas de 1/2". Sal y agua. Alambre galvanizado. Alambre de cobre delgado. 1 Imán de herradura o 2 imanes de bocina 1 clavo de 2 pulgadas 2 Baterías o un eliminador para batería. Objetos metálicos pequeños.
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PROCEDIMIENTO:
Con ayuda de las figuras realiza cada uno de los experimentos siguientes:
I. FUENTES DE FUERZA ELECTROMOTRIZ
En este experimento construiremos algunos dispositivos similares a la
pila de Volta, pero utilizaremos otras sustancias, en lugar de ácido
sulfúrico, que no requieran tanto cuidado.
1. El ácido sulfúrico puede sustituirse por el ácido contenido en el limón,
para comprobar esto coloque una pequeña placa de cobre y otra de zinc
en un limón partido, como se muestra. Usando un voltímetro, mida y anote
la fem de esta pila.
Figura 2.1 Circuito de una batería utilizando acido cítrico.
2. Para comprobar que esta fem depende de la solución en la que
estén sumergidas las láminas, introduzca las placas de cobre y zinc en
agua simple, y después en una solución acuosa de sal de cocina. Mida
con el voltímetro la fem de esta celda de agua y luego la de agua y sal, y
vea si en realidad es diferente de la fem de la celda de limón.
3. Compruebe que la fem también depende del material de que están
hechas cada placa. Para esto, sustituya la placa de zinc por una de hierro
en la solución de sal de cocina, y mida la fem de esta nueva celda,
compara con las otras dos.
Figura 2.2 Circuito de una batería usando una solución de NaCl.
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4. Usted podrá construir una pila semejante a la que construyó Volta, apilando efectivamente discos de hierro, rondanas por ejemplo, y de cobre, separados por papel poroso mojado con solución de sal de cocina en agua. Este apilamiento debe nacerse en el orden que se indica en la figura. Con el voltímetro mida la fem de cada elemento (hierro, papel, cobre), y también mida la fem que forma la pila o batería de elementos.
Figura 2.3 Circuito de una batería usando hierro y cobre.
II. FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR Y SIMULACIÓN DE LA
MÁQUINA LINEAL.
1. Se fija el imán en una base de madera.
2. Se hace una especie de columpio con una aguja de acero que es soportada por
un conductor de cobre delgado (de teléfono) como se muestra en la figura.
3. Este se coloco sobre el campo generado por el imán y se energiza.
Figura 2.4 Efectos de un campo magnético sobre un conductor
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III. CONSTRUCCIÓN DE UN ELECTROIMÁN
Enrolle un alambre fino (forrado o esmaltado) alrededor de un clavo grande de
hierro, a manera de formar una bobina de unas 50 espiras. Conecte los extremos
del conductor a los polos de una o dos pilas, como se observa en la fig. de esta
manera habrá construido un electroimán con núcleo de hierro. Aproxime a uno de
los extremos del electroimán, pequeños objetos de hierro o acero (alfileres,
tachuelas, clips, etc.). Observe la atracción del clavo imantado sobre tales objetos.
Corte la corriente que pase por el electroimán y describa lo que sucede con dicha
atracción. Repita el experimento sustituyendo el clavo de hierro (núcleo de
electroimán) por un objeto de acero (una pequeña llave de turcas) que no se
encuentre previamente imantado. Tomando en cuenta lo que pasa cuando se corta
la corriente, responda: ¿cuál de los materiales (hierro común o acero) presenta
una histéresis más mas acentuada?.
Figura 2.5 Un electroimán
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IV. CAIDA DE VOLTAJE INTERNA EN UNA BATERÍA
Arme los siguientes circuitos, tome lecturas y calcule la resistencia interna
Figura 2.6 Circuito para medir el voltaje en una batería.
Figura 2.7 Caída de voltaje interna en una batería.
Obtener ri=
V1=
V2=
V2=V1-ri I
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PRÁCTICA No. 3
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 3 CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO MOTOR-
GENERADOR C.D.
OBJETIVOS: Construir un prototipo de motor de corriente directa y comprobar su principio de
funcionamiento observando que gire;
1. Construir un prototipo de generador de corriente directa y comprobar su
funcionamiento observando y midiendo el voltaje generado
2. Acoplar los dos prototipos.
INTRODUCCIÓN: El campo magnético de un imán permanente sólo tiene fuerza suficiente como
para hacer funcionar un generador pequeño o motor. Por ello, los electroimanes se
emplean en máquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen
dos unidades básicas: el inductor, que crea el campo magnético y que suele ser un
electroimán, y la armadura o inducido, que es la estructura que sostiene los
conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en
un generador, o la corriente de excitación en el caso del motor.
En general, los motores de corriente continua son similares en su construcción a
los generadores. De hecho podrían describirse como generadores que funcionan
al revés. Cuando la corriente pasa a través de la armadura de un motor de
corriente continua, se genera un par de fuerzas debido a la acción del campo
magnético, y la armadura gira. La función del conmutador y la de las conexiones
de las bobinas del campo de los motores es exactamente la misma que en los
generadores.
EQUIPO Y MATERIAL:
Alambre magneto
2 Cajas de cerillos o equivalente
Palo redondo de madera o equivalente
Imanes permanentes
Base de madera o equivalente
Argollas
ligas
clavos
eliminador de baterías
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PROCEDIMIENTO:
1. Seguir los pasos de las imágenes
2. En lugar de pilas conectarlo directamente a la corriente para que pueda
trabajar adecuadamente
3. Construir dos ejemplares del mismo tipo,
4. Acoplarlos, mediante el uso de dos poleas y una banda, puede incluirse un
mecanismo para ajustar la banda; de tal manera que uno actúe como motor
y el otro como generador.
Figura 3.1 Diseño de un motor de CD sencillo.
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PRÁCTICA No. 4
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 4 MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA,
OPERACIÓN CON CONTROL MANUAL
OBJETIVOS:
1. Arrancar un motor de corriente directa tipo derivado (shunt) con un
reóstato de arranque;
2. Variar su velocidad con un control manual de campo y alimentando con
voltaje de alimentación variable;
3. Invertir su sentido de giro
INTRODUCCIÓN:
El motor es un elemento indispensable en un gran número de aplicaciones que
van desde las más pequeñas hasta las que necesitan mucha potencia. El
conocimiento de su forma de trabajo y sus propiedades es imprescindible para
cualquier persona interesada que emplee estos componentes; pero sin duda es
de vital importancia tener un conocimiento detallado suficiente para el montaje,
operación o mantenimiento de dichos equipos, con el objeto de poder efectuar
la selección más adecuado y así poder obtener el mejor rendimiento de los
mismos.
EQUIPO Y MATERIAL:
1 Multímetro.
1 Voltímetro de CD 300 V.
2 Amperímetros 1 de CD 3 y otro de 30 A.
18 Conectores (tres cortos, tres medianos, tres largos).
1 Tacómetro.
1 Motor de CD “DE LORENZO”.
1 Reóstato variable de 11 ohms.
1 Reóstato variable de 100 ohms.
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PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos
de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la
consola y de la fuente de alimentación.
2. Conecte el circuito siguiente para el motor DE LORENZO:
Figura 4.1 Diagrama de un motor de cd shunt para de Lorenzo.
3. Realiza el arranque del motor. Sigue las instrucciones de la teoría que se dio
en clase y que debe estar contenida en los principios de funcionamiento del
motor. Verifica que el reóstato de arranque esté en la posición de máximo valor
y el reóstato de campo en el mínimo (cero). Toma mediciones en el arranque y
en estado estable.
4. Varía la velocidad del motor mediante los dos procedimientos explicados en
clase, primero variando VT y luego variando IF. Mide la velocidad y los
parámetros necesarios en distintas condiciones de velocidad. Toma las
mediciones.
voltaje amperímetro de
3 A.
amperímetro de
30 A.
r.p.m. giro
Tabla 4.1 Análisis de Mediciones motor de cd. De Lorenzo
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5. Desconecta la alimentación y para el motor. De nuevo pon el reóstato de
arranque en su posición de máximo valor y el de campo en su mínimo.
6. Intercambia las terminales del campo o de la armadura y arranca de nuevo el
motor de c.d. observa el giro del motor ¿qué sucede?
7. Desconecta la alimentación para detener el motor.
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PRÁCTICA No. 5
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA Nº 5 MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA,
ARRANCADOR MANUAL DE PLACA FRONTAL
OBJETIVOS:
1. Arrancar un motor de corriente directa tipo derivado (shunt) con un
reóstato de arranque;
2. Variar su velocidad con un control manual de campo y alimentando con
voltaje de alimentación variable;
3. Invertir su sentido de giro
INTRODUCCIÓN:
El motor es un elemento indispensable en un gran número de aplicaciones que
van desde las más pequeñas hasta las que necesitan mucha potencia. El
conocimiento de su forma de trabajo y sus propiedades es imprescindible para
cualquier persona interesada que emplee estos componentes; pero sin duda es
de vital importancia tener un conocimiento detallado suficiente para el montaje,
operación o mantenimiento de dichos equipos, con el objeto de poder efectuar
la selección más adecuado y así poder obtener el mejor rendimiento de los
mismos.
EQUIPO Y MATERIAL:
1 Multímetro
1 Vóltmetro de C.D. 300 VCD
1 Ampérmetro de C.D. 3 ACD
1 Ampérmetro de C.D. 30 ACD
18 Conectores (tres cortos, tres medianos, tres largos)
1 Tacómetro
1 motor de C.D. de 2 kW “Labvolt.”
1 arrancador de placa frontal
1 reóstato variable de 225 ohms del
equipo labvolt
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PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de
placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de
la fuente de alimentación.
2. Conecte el circuito siguiente para el motor labvolt.
Figura 5.1 Diagrama de conexión del motor de CD. Para Lavolt.
3. Realiza el arranque del motor, sigue las instrucciones de la teoría que se dio
en clase y que debe estar contenida en los principios de funcionamiento del
motor o sigue las instrucciones del maestro y toma nota. Verifica que el
reóstato de campo esté en el mínimo valor (cero). Toma mediciones en el
arranque y en estado estable
4. Varía la velocidad del motor mediante los dos procedimientos explicados en
clase, primero variando VT y luego variando IF. Mide la velocidad y los
parámetros necesarios en distintas condiciones de velocidad. Toma las
mediciones.
voltaje amperímetro
de 3 A.
amperímetro
de 30 A.
r.p.m. giro
Tabla 5.1 Análisis de Mediciones Motor de cd. Lavolt.
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11. desconecta la alimentación y para el motor, la palanca del arrancador
deberá regresar automáticamente. poner otra vez el reóstato de campo en su
mínimo valor.
12. cambia las terminales del campo o de la armadura y arranca de nuevo el
motor de c.d. observa el giro del motor ¿qué sucede?
13. desconecta la alimentación para detener el motor.
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PRÁCTICA No. 6
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 6 RECONOCIMIENTO DE EQUIPO DE CONTROL
OBJETIVOS:
Identificar distintos dispositivos de control midiendo resistencia y probando
continuidad y discontinuidad de los mismos.
Identificar los dispositivos de equipos didácticos de control
Energizar bobinas de alguno o algunos contactores y probar continuidad de sus
contactos
INTRODUCCIÓN:
Los motores eléctricos proporcionan la fuerza motriz que operan las máquinas
modernas. Para ejecutar varias operaciones, con frecuencia repetidamente es
necesario equipar cada unidad o sistema con un controlador diseñado
apropiadamente el cual operará automática y manualmente las funciones de
control deseadas. Estos presentan una variada y extensa cantidad de
elementos de control, como son:
Estaciones de botones múltiples y simples, contactores, relevadores de tiempo,
lámparas indicadoras; como son los elementos con los cuales estaremos
trabajando, es importante conocer su funcionamiento, las partes que los
componen además de identificar su tensión y corriente nominal de operación.
MATERIAL Y EQUIPO:
Contactores
Temporizadores
Lámparas de señalización
Interruptores de límite, flotador, etc
Módulos didácticos
Interruptor de seguridad
Estación múltiple de botones
Estación sencilla
8 conectores
PROCEDIMIENTO:
1. Identificar terminales de los módulos.
2. Medir resistencia óhmica de bobinas.
3. Verificar continuidad en terminales de los dispositivos.
4. Energizar algunos y observar su funcionamiento.
5. Hacer dibujos de los dispositivos o tomar fotos.
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PRÁCTICA No. 7
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No.7 CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL
OBJETIVOS:
1. Arrancar un motor trifásico de inducción con un control de dos alambres.
2. Arrancar un motor trifásico de inducción con un control de tres
alambres.
3. Arrancar dos motores trifásicos con una estación de botones. Arranca
uno inmediatamente y otro después de un tiempo.
INTRODUCCIÓN:
Un control de dos alambres puede ser un interruptor que tenga una posición
definida de cerrado y abierto, están diseñados para manejar pequeñas
corrientes y para motores trifásicos se requieren de mas contactos que el que
se proporciona en el control de dos alambres.
Los controles de tres alambres consisten en dispositivos tales como
estaciones de botones de contacto momentáneo (estaciones de parar-arrancar)
y termostatos de doble acción.
MATERIAL Y EQUIPO:
2 Motores trifásicos de inducción.
2 Interruptores trifásicos de fusibles.
1 Interruptor monofásico de fusibles.
2 Contactores (separados).
1 Temporizador.
1 Estación de botones.
24 Conectores.
1 Multímetro.
1 Amperímetro de gancho.
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PROCEDIMIENTO:
1. Conecte , opere y mida corriente y voltaje del circuito de control de dos
alambres siguiente:
Figura 7.1 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción.
2. Conecte , opere y mida corriente y voltaje del circuito de control de tres
alambres siguiente:
Figura 7.2 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción con botón de paro.
3. Conecte , opere y mida corriente y voltaje del circuito de control
siguiente
Figura 7.3 Circuito de control y fuerza para 2 motores trifásicos de inducción.
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PRÁCTICA No. 8
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 8 ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE
DIRECTA CON ESTACIÓN DE BOTONES
OBJETIVOS:
1. Reconocer el diagrama elemental mostrado y discernir entre el de
control y el de fuerza
2. Conectar y operar un controlador de arranque y variación de velocidad
para un motor de corriente directa, (con base en una estación de
botones, un contactor, y un temporizador).
INTRODUCCIÓN:
Para el arranque de motores eléctricos de C.C, es satisfactorio conectarlos a
través de la línea. Esto se puede lograr mediante el uso de: “Arrancadores
manuales de potencia fraccionaria” o con Contactores y arrancadores
magnéticos.
El control magnético a través de la línea de los motores de C.C se puede lograr
de manera semejante al control de dos o tres alambres.
En los motores grandes de C.C es necesario insertar una resistencia en serie
con la armadura para reducir su corriente durante el arranque, ya que el torque
y calor excesivo que produce esta corriente pueden dañar al motor y su carga
acoplada, si se conecta una resistencia en serie con la armadura se eliminaran
estos resultados dañinos.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 Motor de c.d. Labvolt 175 W-1800rpm-120V-2.8 A o motor Teleternick ¼ hp
1 Contactor de 120 vcd
1 Temporizador de 120 vcd
1 Reóstato de 500 ohms 100 watts
20 Conectores de distintos tamaños
1 Multímetro
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PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos
de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la
consola y de la fuente de alimentación.
2. Conectar el diagrama
3. Arrancar y operar el motor
Figura 8.1 Diagrama de escalera para el arranque de un motor de CD.
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PRÁCTICA No. 9
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTIVA No. 9 ARRANCADOR AUTOMÁTICO POR
RELEVACIÓN DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA
OBJETIVOS:
1. Reconocer el diagrama elemental del controlador
2. Conectar y operar el arrancador
3. Reconocer las partes del arrancador en su interior y analizar su
funcionamiento
INTRODUCCIÓN:
El estudio del arranque de los motores tiene una gran importancia práctica ya
que la elección correcta de las características de los motores eléctricos y
arrancadores a instalar están basados en el conocimiento de las
particularidades de este régimen transitorio.
El comportamiento dinámico del conjunto motor-maquina accionada, esta
regido por:
el par del motor, el par resistente, el momento de inercia y la velocidad
angular de dicho conjunto.
Los arrancadores automáticos están proyectados para realizar las mismas
funciones que los manuales cuando se gobiernan, por uno o más pulsadores o
interruptores de arranque manuales, accionados a distancia o localmente.
Este arrancador es de lazo abierto, ya que se maneja la potencia del motor de
una forma prefijada, con independencia del funcionamiento del motor.
Un motor Shunt no puede arrancarse a plena tensión, es por ello que el rotor es
acelerado por medio de un reóstato de tres tomas conectado en serie con la
armadura, conforme se acelera el motor, se cortocircuita parte de la resistencia,
reduciendo su valor.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 Arrancador automático de motor de C.D.
1 Reóstato de 225 ohms, 225 Watts
1 Motor de corriente directa Labvolt 2 kW -1800 rpm-120 V-23 A
1 Multímetro
20 conectores de diferentes tamaños
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PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos
de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la
consola y de la fuente de alimentación.
2. Conectar el diagrama.
Figura 9.1 Diagrama de arranque automático por relevación de un motor de CD.
3. Arrancar y operar el motor
4. observar el funcionamiento de las boinas A1, A2 y A3.
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PRÁCTICA No. 10
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTIVA No.10 CAMPO MAGNETICO GIRATORIO
OBJETIVOS:
1. Comprobar la formación del campo magnético giratorio,
2. Construir una pequeña máquina eléctrica trifásica, con los principios del
campo magnético giratorio,
INTRODUCCIÓN:
El campo creado por una corriente senoidal al circular por una bobina es
también senoidal, es decir, que cambia de sentido en el tiempo pasando en
cada inversión por cero.
Para conseguir el giro del rotor en los motores CA es necesario crear un campo
giratorio que mediante acoplamientos magnéticos provoque el giro.
El giro del campo se consigue como resultante de dos o más campos
senoidales defasados entre si.
La suma de los campos generados por cada fase de un sistema polifásico
produce en cada instante un campo resultante cuyo sentido es giratorio.
MATERIAL Y EQUIPO:
A consideración del alumno de acuerdo con la forma y capacidad con la que
considere construir su máquina,
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PROCEDIMIENTO:
Se puede obtener un campo giratorio haciendo circular tres corrientes
defasadas entre sí 120º por tres bobinas cuyos ejes están desfasados a su vez
120º en el espacio.
Para ello podemos aplicar corriente trifásica a tres bobinas colocadas a 120º
unas de otras. Al colocar un imán en su centro, gira, indicando la existencia de
un campo giratorio.
En esta práctica se da la libertad de elegir la forma de construcción, pudiendo
ser una de ellas la mostrada en la figura.
Figura 10.1 Campo formado por 4 bobinas.
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PRÁCTICA No.11
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 11 CONTROL DE VELOCIDAD MANUAL DE UN
MOTOR DE ROTOR DEVANADO TRIFÁSICO
OBJETIVO:
Que el alumno compruebe lo ya aprendido en clase con respecto al control de
velocidad de un motor de rotor devanado, su construcción, su conexión y su
manipulación dependiendo de las necesidades que cada proceso de
producción requiera ya dentro de la industria.
INTRODUCCIÓN
El motor de jaula de ardilla tiene el inconveniente de que la resistencia del
conjunto es invariable, no son adecuados cuando se debe regular la velocidad
durante la marcha.
En estos casos se utiliza el motor de rotor devanado que, como su nombre lo
indica, está constituido por un devanado trifásico similar al del estator, cuyos
arrollamientos aislados terminan en anillos rozantes que se conectan por medio
de escobillas a un dispositivo de control.
Este dispositivo permite:
aumentar la cupla de arranque.
variar la velocidad del motor en marcha.
MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR
1 Motor con rotor devanado.
1 Reóstato trifásico.
2 Amperímetros de gancho.
1 Tacómetro.
15 Conectores.
1 Multímetro.
PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo, haciendo esquemas leyendo y anotando datos
de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la
consola y de la fuente de alimentación.
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2. Verificar que los fusibles del interruptor de cuchillas estén en buenas
condiciones.
3. Conectar el diagrama mostrado.
Figura 11.1 Conexión de un Motor Rotor devanado trifásico.
4. Una vez montado el circuito según el esquema realice el arranque del
motor primero con el reóstato hasta su máximo valor de resistencia y
poco a poco valla bajando la resistencia para aumentar la velocidad del
rotor, posteriormente vuélvalo a subir, y sígalo manipulando de la misma
forma para observar los cambios de velocidad que hace conforme se
opera.
5. Haga las mediciones y anotaciones correspondientes.
6. Desconecte la alimentación para detener el motor.
Resistencia
máxima:
Resistencia
media:
Resistencia
mínima:
Corriente estator Arranque
Corriente estator Estable
Corriente Rotor Arranque
Corriente Rotor Estable
Velocidad
Voltaje de línea
Tabla 11.1 Análisis de mediciones en el arranque y al variar la velocidad del motor rotor
devanado trifásico.
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PRÁCTICA No. 12
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 12 SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD POR MEDIO
DE ESTACIÓN DE BOTONES DE UN MOTOR DE ROTOR
DEVANADO
OBJETIVOS:
1. Reconocimiento del diagrama y materiales a utilizar para el desarrollo de
esta práctica.
2. Conectar y operar el circuito del diagrama mostrado abajo.
3. Realizar mediciones de velocidad, corriente, y voltaje al arranque y en
operación
INTRODUCCIÓN:
En estos motores, el estator posee las mismas características que el motor con
rotor en cortocircuito, pero el rotor se construye insertando un devanado
trifásico en las ranuras de un núcleo cilíndrico de chapas magnéticas. Este
devanado se conecta normalmente en estrella y los tres terminales restantes se
conectan a tres anillos rozantes que a través de unas escobillas permiten la
conexión exterior de unas resistencias para limitar la corriente rotórica. La
inserción de estas resistencias permite la reducción de la intensidad de
arranque manteniendo un buen par que incluso puede ser máximo en el
arranque.
Los contactores magnéticos consisten en un arrancador magnético para
conectar el circuito primario a la línea, y uno o más contactos de aceleración
para conmutar la resistencia de un circuito secundario. El número de
contactores de aceleración en el secundario varía con la capacidad nominal,
empleándose un número suficiente para asegurar la aceleración suave y
mantener la oleada de corriente dentro de límites prácticos.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 motor de rotor devanado.
1 reóstato trifásico.
3 contactores.
2 estaciones de botones.
40 cables bananas.
1 Interruptor de cuchillas trifásico.
1 multímetro.
1 amperímetro de gancho.
1 Tacómetro.
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PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo, haciendo esquemas leyendo y anotando datos
de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la
consola y de la fuente de alimentación.
2. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento.
3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar.
Figura 12.1 Diagrama escalera de control y fuerza para un Motor Rotor Devanado
4. Operar el motor para los tres niveles de velocidad.
5. Realizar mediciones.
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VOLTAJE
VL1L2=
VL2L3=
VL3L1=
CORRIENTE
IARRL1=
IARRL2=
IARRL3=
Tabla 12.1 Voltajes y corrientes de arranque para el Motor Rotor devanado.
EN BAJA EN MEDIA EN ALTA
VOLTAJE VOLTAJE VOLTAJE
VM1M2=
VM1M2=
VM1M2=
VM2M3=
VM2M3=
VM2M3=
VM3M1=
VM3M1= VM3M1=
CORRIENTE CORRIENTE CORRIENTE
IOM1= IOM1= IOM1=
IOM2=
IOM2=
IOM2=
IOM3=
IOM3=
IOM3=
RPM= RPM= RPM=
Tabla 12.2 Análisis de Mediciones para el Motor Rotor devanado.
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PRÁCTICA No. 13
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 13 MOTOR DE INDUCCIÓN. PARÁMETROS DE
CIRCUITO EQUIVALENTE Y CURVA PAR VELOCIDAD.
CORRIENTE DE ARRANQUE A TENSIÓN PLENA.
OBJETIVOS:
1. Obtener el factor de potencia al arranque de un motor de C.A. trifásico
jaula de ardilla.
2. Obtener el factor de potencia en vació del mismo motor (puentear la
bobina de corriente de los wáttmetros cuando se arranque el motor).
3. Observar y registrar el pico de elevación de corriente de arranque
(puentear la bobina de corriente de los wáttmetros cuando se arranque
el motor).
INTRODUCCIÓN:
Los motores de inducción se pueden arrancar, simplemente conectándolos a la
línea de potencia. La corriente que necesita la maquina en el arranque puede
causar en las líneas del sistema de alimentación una caída de voltaje
significativa.
En motores de inducción de jaula de ardilla, las corrientes de arranque pueden
tener valores que varían ampliamente, dependiendo en primer lugar de la
potencia nominal del motor y de la resistencia efectiva del rotor en el instante
de arranque, y que fluctúan de tres a seis veces la corriente nominal del motor
dependiendo de su diseño.
El factor de potencia es bajo al arranque y es también bajo en operación en
vacío. Al arranque el factor de potencia depende del diseño del motor, pero el
factor de potencia en operación mejora cuando se le aplica carga al motor
siendo el mejor a plena carga.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 fuente variable trifásica.
2 wáttmetros de la misma escala.
1 vólmetro de c,c,.
1 amperímetro.
1 multímetro.
2 transformadores de corriente si el motor es de 10 ó 15 hp.
.1 motor trifásico jaula de ardilla.
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PROCEDIMIENTO:
Identificación del equipo, haciendo esquemas leyendo y anotando datos de
placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la
fuente de alimentación.
Conectar el diagrama.
Figura 13.1 Diagrama Conexión Motor Jaula de Ardilla.
Realizar mediciones.
V W1 W2 I f.p. OBSERVACIONES
Rotor
bloqueado
Con poco voltaje obtener la
corriente nominal *
Vacío
Permitir el arranque
puenteando las terminales
de la bobina de corriente
Tabla 13.1 Análisis de mediciones (Rotor bloqueado y al vacío).
*NO DEBE GIRAR EL MOTOR.
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PRÁCTICA No. 14
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 14 CONTROL DE MOTOR ELÉCTRICO
TRIFÁSICO POR ESTACIÓN DE BOTONES PARA CONTROL
REVERSIBLE
OBJETIVOS:
1. Reconocimiento del circuito mostrado.
2. Conectar y operar los circuitos de control y fuerza.
3. Realizar mediciones de corriente, voltaje a tensión reducida y en vació.
INTRODUCCIÓN:
Los motores trifásicos pueden invertir la dirección de su rotación al intercambiar
dos puntas cualesquiera de la línea.
Con los controladores magnéticos, esto se consigue con el uso de
arrancadores reversibles. Estos arrancadores, alambrados de acuerdo con las
normas NEMA, intercambian las líneas L1 y L3. Esto requiere dos contactores,
uno para marcha hacia delante y otro para reversa.
Se debe impedir que los contactos se energicen simultáneamente o se cierren
al mismo tiempo y causen un corto circuito.
MATERIAL Y EQUIPO:
2 contactores de 127 V ca.
2 interruptores de cuchillas (uno monofásico y otro trifásico).
1 multímetro.
25 conectores.
1 motor trifásico de rotor devanado.
3 estaciones de botones.
PROCEDIMIENTO:
1. identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos
de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la
consola y de la fuente de alimentación.
2. Interpretar los circuitos de control y fuerza.
3. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento
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Figura 14.1 Diagrama de control para motor trifásico rotor devanado.
1. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar.
Figura 14.2 Diagrama de fuerza para motor trifásico rotor devanado.
2. Realizar mediciones.
VOLTAJE PLENO
CORRIENTE DE
ARRANQUE (pico)
V= Iarr=
CORRIENTE DE
ARRANQUE (estable)
CORRIENTE EN VACIO
Iarr= Ivacio=
Tabla 14.1 Análisis de Mediciones.
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PRÁCTICA No. 15
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÀCTICA No. 15 ARRANQUE DE MOTOR TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN POR RESISTENCIAS
OBJETIVOS:
1. Reconocer las ventajas del arranque con voltaje reducido.
2. Conectar y operar el circuito.
3. Conocer el arranque y control de un motor por medio de resistencias en
serie y observar como baja el valor del amperaje utilizando resistencias.
INTRODUCCIÓN:
Un método simple para arrancar un motor a voltaje reducido es mediante la
conexión de una resistencia en serie en la línea del motor. Por tanto la
velocidad y corriente de arranque del motor se reducen, y las resistencias se
pueden desconectar cuando el motor alcance cierta velocidad, entonces el
motor funciona con todo el voltaje de la línea.
Este tipo de arranque se emplea cuando se debe arrancar con torque limitado,
o para tomar una corriente limitada para evitar trastornos excesivos en la línea
de energía.
MATERIAL Y EQUIPO
1 motor trifásico de inducción.
1 banco resistivo.
1 estación de botones.
1 contactor.
1 timer.
20 conectores.
1 multímetro.
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PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos
de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la
consola y de la fuente de alimentación.
2. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento.
Figura 15.1 Diagrama de control para Motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias.
3. Conectar el diagrama de fuerza, las tres resistencias deben ser iguales y
arrancar.
Figura 15.2 Diagrama de fuerza para motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias.
4. Verificar que después de activarse la bobina s, las resistencias estén en
corto circuito.
M
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5. Realizar las siguientes mediciones.
VOLTAJE REDUCIDO VOLTAJE PLENO
VT1T2=
VT1T2=
VT2T3=
VT2T3=
VT3T1=
VT3T1=
CORRIENTE DE ARRANQUE CORRIENTE EN VACIO
IARR1=
IO1=
IARR2=
IO2=
IARR3=
IO3=
Tabla 15.1 Análisis de Mediciones.
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PRACTICA No. 16
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 16 ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR
AUTOTRANSFORMADOR
OBJETIVOS:
1. Interpretar los circuitos de control y fuerza para este tipo de arrancador.
2. Conocer el arranque y control de un motor con autotransformador y
observar cuando baja el valor del amperaje utilizando taps del 50%.
3. Conectar y operar el circuito.
INTRODUCCIÓN:
Este tipo de arrancador se utiliza con motores jaula de ardilla para limitar la
corriente que toman, o para disminuir la resistencia de la maquinaria
impulsada.
Este tipo de arrancador, generalmente reduce el voltaje en las terminales del
motor, por medio de dos autotransformadores conectados en delta abierta.
Debido al voltaje bajo de arranque, el motor tomara menos corriente y
desarrollara menos torque que si se conectara al voltaje de línea.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 motor de inducción.
2 autotransformador.
2 contactores.
1 temporizador.
30 conectores.
2 interruptores monofásicos.
1 estación de botones.
1 multímetro.
PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos
de placa del motor, del equipo de medición, de la consola y de la fuente
de alimentación.
2. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento para
poder arrancar el motor.
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Figura 16.1 Diagrama de control para motor trifásico arranque por autotransformador.
3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar.
Figura 16.2 Diagrama de fuerza para un motor trifásico arranque por autotransformador.
4. Medir el valor de las corrientes (al 50 % y al 100%) de L1, L2, L3 por
separado cuando el motor esta a plena tensión sin carga.
5. Medir el valor del voltaje (al 50 % y al 100%) de L1 a L2 y de L2 a L3 por
separado.
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PRÁCTICA No. 17
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 17 ARRANCADOR ESTRELLA-DELTA
OBJETIVOS:
1. Reconocer los circuitos de control y fuerza.
2. Conocer el arranque y control de un motor por medio del método
estrella–delta.
3. Observar la relación existente entre la corriente y el voltaje en estrella y
en delta.
INTRODUCCIÓN:
Los motores en estrella delta son similares en construcción a los motores de
inducción jaula de ardilla, salvo que los seis extremos de los tres devanados
se sacan hasta las terminales permitiendo la conexión en estrella-delta.
Estos motores se usan para mover cargas centrífugas como ventiladores,
sopladores y bombas, y en aplicaciones en las que se requiere un torque de
arranque reducido y una corriente de arranque reducida.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 estación de botones
1 temporizador
2 contactores
1 motor trifásico de 6 terminales
20 conectores
1 amperímetro
1 multímetro
PROCEDIMIENTO:
1. identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos
de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la
consola y de la fuente de alimentación.
2. Conectar el diagrama de control, y verificar si sirve para poder arrancar
el motor.
3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar el motor.
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4. Medir el valor de las corrientes tanto en estrella como en delta, además
de la corriente de arranque tanto en estrella, como en delta.
5. Medir el valor del voltaje en las termínales de los devanados del motor,
en estrella y en delta.
Figura 17.1 Diagrama de Control para un motor trifásico conectado en estrella/delta
Figura 17.2 Diagrama de Fuerza para un motor trifásico.
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TABLA DE MEDICIONES
VOLTAJE REDUCIDO (ESTRELLA) VOLTAJE PLENO (DELTA)
V14= V14=
V25=
V25=
V36=
V36=
CORRIENTE DE ARRANQUE CORRIENTE EN VACIO
IARR1=
IO1=
IARR2=
IO2=
IARR3=
IO3=
Tabla 17.1 Análisis de Mediciones.
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PRÁCTICA No. 18
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 18 ARRANQUE DE UN MOTOR DE EMBOBINADO
PARCIAL (BIPARTIDO)
OBJETIVOS:
1. Conocer el arranque y control de un motor de embobinado parcial.
2. Interpretar, conectar y operar los diagramas de control y fuerza.
3. Observar la relación existente entre los parámetros de voltaje y corriente
al arranque y en estado estable.
INTRODUCCIÓN:
Los motores de embobinado parcial son similares en construcción a los
motores de inducción jaula de ardilla, salvo que tiene dos devanados idénticos
que se pueden conectar en secuencia a la línea de alimentación. Como al
arranque solo la mitad de los devanados se conecta se obtiene una corriente y
torque reducido.
Estos motores se usan para mover cargas centrífugas como ventiladores,
sopladores y bombas, y para otras cargas en las que se requiere un torque de
arranque reducido y una corriente de arranque reducida.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 motor trifásico de embobinado parcial
1 estación de botones
1 temporizador
1 contactor
20 conectores
1 amperímetro
1 multímetro
PROCEDIMIENTO:
1. identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos
de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la
consola y de la fuente de alimentación.
2. Conectar el diagrama de control, y verificar si sirve para poder arrancar
el motor (el contacto s se cierra después de 3 seg.).
3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar el motor.
4. Medir el valor de la corriente de arranque y en estado estable.
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Figura 18.1Diagrama de control para un motor bipartido.
Figura 18.2 Diagrama de control para un motor bipartido.
TABLA DE MEDICIONES
CORRIENTE DE ARRANQUE CORRIENTE EN VACIO
IARR1=
IO1=
IARR2=
IO2=
IARR3=
IO3=
Tabla 18.1 Análisis de Mediciones.
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PRÁCTICA No. 19
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 19 CONTROL DE MOTOR MONOFÁSICO
(ARRANQUE POR CAPACITOR)
OBJETIVOS:
1. Reconocer los circuitos de control y fuerza.
2. Conocer el arranque y control de un motor monofásico por medio del
arranque por capacitor.
3. Observar el funcionamiento del motor al arranque y en estado estable.
INTRODUCCIÓN:
Este motor es similar al de fase partida en su construcción excepto en que se
conecta un capacitor en serie en el bobinado de arranque. La corriente que es
liberada por el capacitor durante el arranque hace que el par de arranque de
estos motores sea dos veces mayor que uno de fase partida sin capacitor.
El par de arranque de un motor de fase partida con capacitor es producido por
un campo magnético giratorio dentro del motor. Este campo relocaliza el
devanado de arranque 90 grados eléctricos desfasados con respecto al
bobinado de trabajo, lo que hace que la corriente en el devanado de arranque
se adelante a la del devanado de trabajo. Esta condición produce un campo
magnético giratorio en el estator, el cual a su vez induce una corriente en el
devanado del rotor efectuando la rotación.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 estación de botones
1 contactor
1 motor monofásico (arranque por capacitor)
20 conectores
1 amperímetro
1 multímetro
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PROCEDIMIENTO:
1. Observar detenidamente el diagrama eléctrico y reconocer su
funcionamiento
2. Conectar el diagrama de control, y verificar si sirve para poder arrancar
el motor.
3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar el motor.
Figura 19.1 Diagrama de conexión para motor monofásico arranque con capacitor.
4. Medir el valor de las corrientes en el arranque y en estado estable.
5. Medir el valor del voltaje en las termínales de los devanados del motor,
6. invertir el sentido de giro con el siguiente diagrama.
Figura 19.2 Diagrama de Conexión para motor monofásico arranque con capacitor invirtiendo el
sentido de giro.
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PRÁCTICA No. 20
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 20 CONTROLADOR DE MOTOR DE CORRIENTE
DIRECTA POR S.C.R.
OBJETIVO:
1. Construir un circuito de estado sólido, el cual tendrá la capacidad de
variar la velocidad de un motor de C.D.
2. Reconocer el diagrama elemental del controlador.
3. Estudiar los elementos que la componen y analizar su funcionamiento.
4. Conectar y operar el controlador.
5. Observar el cambio de velocidad.
INTRODUCCIÓN:
Un reductor de velocidad de estado sólido es un dispositivo electrónico que
permite disminuir la velocidad del motor, desde su valor nominal hasta el
reposo total.
El circuito cuenta con tres partes principales que permiten su funcionamiento,
las cuales son:
Puente rectificador de onda completa
Esta formado por cuatro diodos rectificadores de silicio con capacidad de 6 A
Su función es transformar la corriente alterna en corriente directa pulsante.
Alimenta tanto al circuito de control de dispara como al circuito de fuerza.
Circuito de fuerza
El circuito de fuerza lo constituye básicamente el SCR, ya que es éste el
encargado de disminuir el voltaje de alimentación de la armadura para que
disminuya su velocidad de rotación. El SCR “recorta” los pulsos de la corriente
directa y por lo tanto varia la forma de onda, lo que provoca una disminución
del voltaje RMS. Tanto la amplitud como la frecuencia se mantienen igual.
Circuito de control de disparo
El circuito de control de disparo es el cerebro del controlador. Es el encargado
de disparar al SCR en el momento conveniente para que esta realice su trabajo
correctamente. De este circuito depende la calidad de control que se pueda
tener sobre el motor y existen desde pequeños y sencillos circuitos analógicos,
hasta complejos circuitos digitales que permiten un control muy precisó de la
velocidad.
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MATERIAL Y EQUIPO:
1 Motor de CD, 175 W, 1800 rpm, 120 V, 2.8 A.
1 Componentes electrónicos (mostrados en el circuito),
1 tablilla fenólica o protoboard.
1 Multímetro.
1 Amperímetro 5 A CD.
1 Tacómetro.
8 Conectores medianos.
PROCEDIMIENTO:
1. Armar el circuito electrónico como se muestra en el diagrama anexo.
2. Realice las conexiones del campo y la armadura del motor como se
muestra en el diagrama.
3. Poner en marcha el motor energizando el circuito electrónico,
preferentemente con el potenciómetro (R2) en su mínimo valor.
4. Tomar las mediciones necesarias de voltaje, corriente y rpm del motor
de acuerdo a la variación de velocidad del mismo.
Figura 20.1 Conexión de campo y armadura para un motor de CD. Controlado por S.C.R.
Recomendaciones:
Proteger el circuito con un fusible miniatura de 3A. conectándolo en
serie con el cable de alimentación de +120 V CD.
Para efectos de prueba del circuito electrónico, puede sustituir el campo
y la armadura del motor por 2 lámparas incandescentes de 100 W/
120V.
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PRÁCTICA No. 21
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 21 VARIADOR DE FRECUENCIA ALTIVAR 16
OBJETIVOS:
1. Conocer el funcionamiento del Altivar 16 por variación de frecuencia.
2. Arrancar un motor trifásico mediante el Altivar 16.
3. Variar la velocidad del motor, cuando se cambia de frecuencia con el
Altivar
INTRODUCCIÓN:
Los variadores de velocidad se basan en el principio de modificación de
velocidad a través de la variación de frecuencia, pueden ser programados para
cambiar la velocidad en un proceso de manera controlada sin causar disturbios
en la red de alimentación, además, alarga la vida útil del motor y de las piezas
mecánicas ya que se le pueden asignar a las maniobras rampas de aceleración
- deceleración que hacen que la velocidad aumente progresivamente sin
causar esfuerzos, ni fatiga mecánica. La desventaja es su costo con relación a
los controles de motores convencionales pero a la larga el beneficio es mayor.
Para variar la velocidad de un motor es necesario cambiar el número de polos
del motor, modificar su deslizamiento o variando la frecuencia de alimentación.
El cambio de número de polos está limitado por los escalones fijos de velocidad
que se obtienen. El control del deslizamiento se puede realizar variando el
voltaje de alimentación al motor o empleando un rotor de resistencia variable,
siendo ambos sistemas ineficientes y de altos costos operativos ó de
mantenimiento. El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor
eléctrico es por medio de un variador electrónico de frecuencia.
El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor,
logrando con ello modificar su velocidad. Sin embargo, se debe tener presente
que el cambio de frecuencia debe estar acompañado por un cambio del voltaje
aplicado al motor para no saturar el flujo magnético dentro del rotor.
EQUIPO Y MATERIAL:
1 Variador Altivar 16.
1 Motor de inducción trifásico.
1 multímetro.
1 amperímetro de gancho.
8 conectores.
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PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo: Haciendo esquemas, leyendo los principios de
funcionamiento de Altivar 16 y anotando datos de placa deL motor.
2. Conectar la línea (220V) a un interruptor trifásico y conectar el siguiente
diagrama.
Figura 21.1Diagrama de Conexión del control Altivar 16
3. Accionar el interruptor del control Altivar (de la Posición 0 a 1),
4. El control de velocidad deberá estar en la escala de cero, así como
también el selector de adelanto (forward) y el atraso (reverse) deberá
estar en cero,
5. Visualizar el display y corroborar que esté en funcionamiento
6. Mover la posición del contacto ya sea en adelanto (FV) o en reversa
(RV). El motor se encuentra ya listo para ser arrancado. No lo hace
puesto el controlador de la velocidad se encuentra en la posición cero.
7. El motor podrá arrancar variando la velocidad con el controlador.
8. Observar los datos que aparecen en el display. Esto se lleva acabo de
presionando el botón (DATA) y sucesivamente el botón (), aparecerán
diferentes comandos los cuales haremos referencia a continuación:
HSP ---------- “FRECUENCIA”
ULN ---------- “VOLTAJE”
LCR ---------- “CORRIENTE”
IEH ---------- “# FASES”
FRH ---------- “VARIACIÓN DE FRECUENCIA”
Estos comandos dependen de la conexión del Altivar 16 y del motor que se
esté utilizando.
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PRÁCTICA No. 22
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 22 CONTROLADOR BALDOR
OBJETIVOS:
1. Conocer el funcionamiento del controlador BALDOR.
2. Arrancar un motor trifásico mediante el controlador BALDOR.
3. Variar la velocidad del motor, cuando se cambia de frecuencia con el
controlador BALDOR.
INTRODUCCIÓN:
El control convierte voltaje AC en voltaje CD, la corriente DC es entonces la
anchura de pulso modulada en sintetizado de tres fases para el motor, el
Baldor Serie 15H es un control inversor para motores
De este modo, el control convierte la frecuencia de entrada fija en frecuencia de
salida variable para hacer que el motor tenga una velocidad de operación
variable.
El rango de control de potencia esta basado en la designación NEMA para
motores de 4 polos y 60HZ de operación a voltaje nominal de entrada.
Puede ser programado por el usuario para operar en cuatro diferentes zonas
de operación: El momento de torque estándar constante, El momento de torque
estándar variable, El momento de estabilidad a torque constante o el momento
de estabilidad a torque variable.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 controlador baldor.
1 Motor de inducción trifásico.
1 multímetro.
1 amperímetro de gancho.
9 conectores.
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PROCEDIMIENTO:
1. Identificación del equipo: Haciendo esquemas, leyendo los principios
de funcionamiento del controlador BALDOR y anotando datos de
placa deL motor.
2. Conectar la línea (220V) a un interruptor trifásico y conectar el
siguiente diagrama.
Figura 22.1 Diagrama de Conexión del motor inducción trifásico con controlador Baldor
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ENCENDIDO
1.- Como mensaje de inicio se visualiza en la pantalla “BALDOR MOTOR
DRIVE”
2.- Como pantalla de trabajo se visualiza el estado del motor
OFF FREQUENCY
REMOTE 0.00 HZ
PROGRAMACIÓN
1.- Para arrancar el motor es necesario la programación de la frecuencia de
base
2.- Presionando el botón PROGRAM nos manda al menú principal de
programación
PRESS ENTER FOR
PRESET SPEEDS
3.- Con las flechas seleccionamos la opción
PRESS ENTER FOR
V/HZ AND BOOST
4.- Se presiona el botón ENTER para entrar al sub.-menú
CTRL. BASE FREQ
P: 00.00 HZ
5.- Se presiona enter y con las flechas se selecciona la frecuencia deseada,
que oscila desde los 50 Hz a 400 Hz, con el botón SHIFT se seleccionan, las
unidades, decenas o centenas
CTRL. BASE FREQ
050.0 0 0.0HZ
6.- Se presionan las flechas hasta visualizar
PRESS ENTER FOR
MENU EXIT
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Para regresar al menú principal
7.- Del menú principal se busca la opción
PRESS ENTER FOR
PROGRAMMING EXIT
Y se presiona ENTER
8. Se presiona el botón local, seguido del botón display con el mismo se
visualiza
9. Se presiona enter y se designa frecuencia de arranque deseada que
oscila desde 0-120 Hz.
10. Se presiona enter para establecer la frecuencia de arranque.
ARRANQUE
1.- Se presiona el botón local
STOP FREQUENCY
LOCAL 0.00 HZ
2.- Se selecciona FWD (adelante) o REV (atrás) para inicial el movimiento del
motor
MEDICIONES
1.- Se presiona el botón DISPLAY para visualizar las condiciones del motor:
velocidad, voltaje amperaje y frecuencia, esta se puede visualizar en forma
general o individualmente presionando el botón DISPLAY
FWD 230 V 1800 RPM
LOC 0.05 A 60 HZ
VARIACIÒN DE VELOCIDAD
1.- Para variar la velocidad se presiona las flechas hasta encontrar la
velocidad deseada.
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NOTA
No se debe mantener el botón presionado porque se dispara la velocidad, es
decir la velocidad se designa de unidad en unidad.
CAMBIO DE GIRO
1.- Para invertir el giro del motor se presiona el botón contrario al que se
selecciono en un inicio, es decir FWD o REV.
NOTA
El cambio se puede realizar estando en funcionamiento el motor.
TIEMPO DE ACELERACIÓN Y DESACELERACIÓN
1.- Se presiona el botón PROG para visualizar el menú principal y con las
flechas se busca la opción mostrada y se presiona ENTER
2.- En el submenú se selecciona la opción siguiente y se presiona ENTER.
3.- Se busca el tiempo de aceleración para el arranque, este oscila de 0 3600 s
y se presiona ENTER para salir.
4.- Con las flechas se busca la opción siguiente y se presiona ENTER. Se
repite la misma operación usada en la designación del tiempo de la
desaceleración.
NOTA
Esta opción es para una arranque y par suave.
PARO
1.- Se presiona el botón STOP para detener el motor.
2.- Se presiona RESET para salir al menú principal.
NOTA
Estas son las funciones principales para arrancar y variar la velocidad de un
motor trifásico de 4 polos.
PRESS ENTER FOR
ACCEL / DECEL RATE
ACCEL TIME # 1
P: 0.0s
DECEL TIME #1
P: 0.0s
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PRÁCTICA No. 23
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 23 ARRANCADOR SUAVE ALTISTAR
OBJETIVOS:
1. Conocer el funcionamiento del ALTISTAR.
2. Arrancar un motor trifásico mediante el controlador ALTISTAR.
3. Variar la velocidad del motor, cuando se cambia de frecuencia con el
ALTISTAR.
INTRODUCCIÓN:
El Altistart debe ser considerado como un componente; no es ni una máquina
ni un aparato por tal motivo requiere de distintos componentes de seguridad
externos para un buen funcionamiento.
El arrancador incluye dispositivos de seguridad que pueden, en caso de que se
produzcan fallos, controlar la parada del arrancador y la parada del motor. Este
motor puede sufrir una parada debido a bloqueo mecánico. También, las
variaciones de tensión o las interrupciones de alimentación también pueden ser
el motivo de determinadas paradas.
La desaparición de las causas de las paradas puede provocar un re arranque
que suponga un riesgo para determinadas máquinas o instalaciones,
posibilidades de re arranque con la ayuda de un detector de baja velocidad que
provoque, en caso de parada no programada del motor, la interrupción de la
alimentación del arrancador.
Las ventajas que obtenemos al aplicar un arrancador suave son:
Limita la intensidad de arranque
No hay picos de intensidad y par
Arranques suaves sin brusquedades
Rampa de aceleración ajustable con el tiempo
Para cargas parciales, adaptan la tensión con el consiguiente ahorro de
energía
Mejora el rendimiento del motor
Puede realizar frenados suaves.
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MATERIAL Y EQUIPO:
1 Arrancador Suave Altistart.
1 Motor Trifásico de inducción (consulte datos de placa del mismo).
1 Estación de botones, Paro-Arranque.
1 Multímetro.
1 Amperímetro de gancho.
1 Tacómetro.
8 conectores banana chicos, 6 largos, 12 medianos.
PROCEDIMIENTO:
Identificación del equipo: Haciendo esquemas, leyendo los principios de
funcionamiento del controlador ALTISTAR y anotando datos de placa del
motor.
Figura 23.1 Diagrama de conexión para motor trifásico de inducción con controlador
ALTISTART.
Procedimiento para la conexión del altistart.
1.-Identificar correctamente las conexiones del altistart
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2.-Como se muestra en la figura se marcan las conexiones usadas para este
dispositivo
01 – Es la alimentación de 24V
02 – Es la conexión para el botón de paro
03 – Es la conexión para el botón de arranque
T1,T2,T3 – Es la conexión para el motor.
3.-Identificar los contactos abiertos y cerrados de la botonera.
Figura 23.2 Contactos abiertos y cerrados.
4.-Conectar una botonera doble al altistart como se muestra en la figura
siguiente.
Figura 23.3 Conexión de botonera doble altistar.
5.- Se conecta un cable del contacto (01) de la alimentación de 24V del altistart
al contacto numero (3) de la botonera y de la salida (4) se conecta un cable al
contacto numero (02) del altistart, para obtener el arranque del motor
6.- Se conecta un cable del contacto (01) de la alimentación de 24V del altistart
al contacto numero (5) de la botonera y de la salida (6) se conecta un cable al
contacto numero (03) del altistart, para obtener el paro del motor.
7.-Conectar 3 cables directos al motor de las terminales T!,T2,T3 del altistart a
las líneas del motor.
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9.- Una vez en orden todas estas conexiones se procede a conectar la
alimentación general del altistart.
10.-Oprimir el botón de arranque para el accionamiento del motor.
11.-Verificar el comportamiento del arranque suave del motor hasta llegar al par
pleno.
12.-Una vez observado el comportamiento del motor se oprime el botón de
paro y se verifica el frenado de acuerdo a la programación de los intervalos de
tiempo hasta llegar al paro total.
Nota:
* Para controlar el arranque y frenado del motor es necesario ajustar los
reguladores con los que cuenta el altistart que se muestran en la figura de
parámetros ajustables.
*En este caso solo se utilizan dos reguladores los cuales son para el arranque
suave y frenado del motor (ACC, DEC) respectivamente.
* Para tener un buen funcionamiento de los reguladores es necesario tener
activados sus switches de la forma que se muestra en la figura 20.4:
Figura 23.4 Switches de Reguladores para el arranque y frenado del motor
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PRÁCTICA No. 24
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 24 SIMULACIÓN DE PROBLEMAS DE
CIRCUITOS DE CONTROL
OBJETIVOS:
1. Conocer por medios propios del alumno el funcionamiento de algún
software que permita la simulación de diagramas de escalera.
2. Diseñar circuitos de control a partir de problemas propuestos
mediante el uso del software.
3. Lograr la simulación de estos problemas.
INTRODUCCIÓN:
Gracias al simulador, se puede probar el conjunto del programa, es decir:
Activar las entradas y sus modos de contactos, normalmente abierto o
cerrado.
Visualizar el estado de las salidas.
Activar las teclas de pulsadores.
Simular el programa de aplicación en tiempo real o acelerado.
Visualizar de forma dinámica los distintos elementos activos del
programa.
Realizar un diagnóstico previo.
MATERIAL Y EQUIPO:
Software elegido por el alumno.
Lista de los problemas de control.
PROCEDIMIENTO:
1. Leer cuidadosamente los enunciados de los problemas de diseño de
circuitos de control.
2. Dibujar el diagrama de escalera que cumple con las condiciones del
problema.
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PROBLEMAS
PROBLEMA 1
Tres motores están arrancando y parando, a través de una simple estación de
botones, cada uno arrancará de forma individual y debe haber un pequeño
retardo de tiempo entre el arranque de las maquinas en secuencia. Además el
disparo del relevador de sobrecarga, en el arranque debe parar el motor en
particular y no afectar a los otros dos.
Diseñar un circuito de control que cumpla con las especificaciones requeridas.
PROBLEMA 2
Deseamos arrancar dos motores a través de una estación paro-arranque bajo
las siguientes condiciones.
a. Presionando el botón de arranque o disparando el relevador de
sobrecarga del motor 1, debe parar solo éste motor y 4 segundos
después, el motor 2, automáticamente se para.
b. El disparo del relevador de sobrecarga en el arranque del motor 2,
deberá parar ambos motores inmediatamente.
PROBLEMA 3
Se desea controlar, dos motores de la siguiente manera.
a. Al presionar el botón de arranque de la estación paro-arranque, el motor
Nº 1 arrancará, continuará funcionando hasta pararlo por cualquiera de
las siguientes formas: por presionar el botón de paro o por el disparo del
relevador de sobrecarga.
b. Cuando el motor 1 se pare, el motor 2 arrancará y funcionará por 1
minuto y después se parará.
PROBLEMA 4
Diseñar un circuito de control que permita operar 5 motores de la siguiente
manera.
a. Cuando el motor 1 arranque, el motor 2 también arrancará después de
un corto tiempo de retardo y funcionará solo si el motor 1 está en
funcionamiento.
b. No deberá ser posible arrancar los motores 3, 3 ó 5, amenos que el
motor 1 esté funcionando.
c. No deberá ser posible arrancar el motor 3 cuando el 4 está funcionando
o el 4 cuando el 3 está funcionando.
d. El disparo del relevador de sobrecarga en el motor 1 ó 2 deberá apagar
todos los motores.
e. El disparo de sobrecarga en el motor 5, deberá apagar el motor 3 ó 4,
cualquiera que esté funcionando.
PROBLEMA 5
Se desea arrancar y parar 4 motores por medio de una simple estación de
parao-arranque, hay cuatro arranques independientes a través de la línea y el
circuito funcionará como sigue:
a. Cada relevador de sobrecarga conduce la corriente de una bobina de un
contactor.
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b. El botón de arranque o paro conduce no más de la corriente de una
bobina de un contactor.
c. El disparo de algún relevador de sobrecarga debe parar todos los
motores funcionando.
d. El contacto auxiliar de algún arrancador no deberá conducir más de la
corriente de la bobina de un contactor.
PROBLEMA 6
Diseñar un circuito de control para 5 motores de un sistema transportador que
operará de acuerdo con las siguientes especificaciones:
a. Cada motor deberá tener su propia línea de arranque y su propia
estación de arranque –paro.
b. Se arrancarán los motores 1 a 5 en secuencia numérica, esto debe ser
hecho presionando los botones de arranque en sucesión y solo un motor
debe arrancar a la vez, cuando el botón de arranque sea presionado.
c. Si se presiona el botón de paro o se dispara el relevador de sobrecarga
del motor 5, esto debe parar solo a este motor.
d. Parando el motor 1 se deben detener todos los motores.
e. El paro de algún motor mediante el botón de paro o por el disparo del
relevador de sobrecarga, se debe detener el motor en particular y
adicionalmente todos los motores con número mayor al número del
motor en particular.
PROBLEMA 7
El circuito de control para la inversión de un motor compuesto fig. 21.1, debe
ser modificado para que la maquina pueda ser hecha para ir más despacio al
funcionar normalmente solo hacia delante. Un método de alcanzar esto es de
proporcionar una armadura Shunt como en la fig. 21.2. Muestre
esquemáticamente como esto puede ser hecho incorporando un contacto
especial y una resistencia en tal circuito.
Figura 24.1 Circuito de control para la inversión de un motor compuesto.
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Figura 24.2 Variación de la velocidad mediante la Rs y Rp-de un motor.
PROBLEMA 8
Un pequeño motor síncrono gira una leva cual gira una leva la cual
repetidamente cierra y abre un contacto cada 15 segundos, se desea hacer
que este contacto actué en dos circuitos independientes A y B de la siguiente
manera:
a. Para el primer cierre del contacto, el circuito A es energizad.
b. Cuando el contacto abre el circuito A es desenergizado.
c. Para el segundo cierre del contacto, el circuito B es energizado.
d. Cuando el contacto abra el circuito B se desenergiza.
e. En los ciclos superiores de operación repetir lo mismo.
PROBLEMA 9
Se desea operar dos motores por medio de una estación de paro-arranque bajo
las siguientes condiciones:
a. Presionando el botón de arranque debe arrancar el motor 1 y dos
segundos después el motor 2 debe arrancar.
b. Después que el motor 2 ha funcionado por un minuto , debe parar y el 1
continúa funcionando.
c. Presionando el botón de paro deben detenerse ambos motores.
d. Si, durante el funcionamiento, el relevador de sobrecarga en el motor 2
se dispara, ambos motores deben parar.
e. El ciclo de operación del motor 2 no debe ser afectado por el disparo del
relevador de sobrecarga en el motor 1.
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PRÁCTICA No. 25
NOMBRE DE LA PRÁCTICA: índice
PRÁCTICA No. 25 CONEXIÓN FÍSICA DE EJERCICIOS DE
CONTROL SIMULADOS MEDIANTE EL USO DE PLC
OBJETIVOS:
1. Descargar por medios propios del alumno, el programa del
problema propuesto para la simulación, en algún PLC.
2. Conectar el circuito a partir del uso de un PLC.
3. Observar el funcionamiento.
INTRODUCCIÓN:
El uso de la tecnología específicamente el PLC, nos permite grandes ventajas
como reducción de espacio en la instalación del equipo, menor número de
conductores y conexiones además con el uso de la interface de comunicación,
es posible descargar un programa ya simulado, vigilar y gestionar a distancia
cualquier aplicación sin necesidad de personal y reducir los costos de
mantenimiento; recibir mensajes de alerta en un PC o en un teléfono móvil
(SMS), supervisar la aplicación a distancia, transferir o supervisar los
programas de un módulo a distancia y cambiar a distancia el estado de los
elementos del programa.
MATERIAL Y EQUIPO:
Software elegido por el alumno.
PLC con el que se cuente.
Elementos a controlar, de protección y conectores.
PROCEDIMIENTO:
1. Leer cuidadosamente el enunciado del problema del circuito de control.
2. Dibujar el diagrama de escalera que cumple con las condiciones del
problema y simular.
3. Descarga del programa simulado, en el PLC.
4. Realizar la conexión de los circuitos considerando las protecciones que
sean necesarias.
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PROBLEMA
Tres motores de inducción deben ser accionados desde una sola unidad de
mando de la siguiente manera:
Cuando se pulse el botón de arranque el motor 1 se pone en marcha, el motor
2 arranca después de un breve retardo y funciona durante 40 segundos,
cuando el motor 2 se para, arranca el motor 3, pero el motor1 continúa en
marcha. El motor 3 deberá parar después de 20 segundos, parando
simultáneamente el motor 1. Una sobrecarga en el motor 2 ó en el 3 hará que
cada uno de los motores, respectivamente, se paren sin interferencia mutua ni
con el motor 1, una sobrecarga en el motor 1, hará suspender todo el
funcionamiento; lo mismo sucederá cuando se pulse el botón principal de paro.
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ELABORACIÓN Y PRESENTACIÓN DE REPORTES
índice
A continuación se muestran los elementos que deben ser considerados para realizar
el reporte y en la tabla los puntos que el alumno debe incluir en el reporte al finalizar
cada una de las prácticas.
En el reporte el alumno deberá explicar aspectos tales como:
¿En qué consistió la práctica?
¿Cómo la vinculó con sus conocimientos?
¿Cómo la desarrolló?
¿A qué resultados llegó?
¿Qué problemas se le presentaron?
¿Qué dudas no pudo resolver?
INTRODUCCIÓN Finalidad de la práctica
Síntesis de contenidos
MARCO TEÓRICO Definiciones, conceptos, fórmulas, etc.
DESARROLLO DE LA
PRÁCTICA
Descripción del método utilizado, materiales y equipo, la
ejecución del trabajo, aplicación de fórmulas, duración de la
práctica.
RESULTADOS Explicación de los resultados que se obtuvieron en el resultado
de la práctica
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
Respecto a la práctica, al desempeño del maestro,
consideraciones respecto a la experiencia obtenida al realizar la
práctica.
ANEXOS Tablas, formatos, dibujos, planos, diagramas, fotografías, etc.
BIBLIOGRAFÍA
índice
Control de Motores Eléctricos. Gilberto Henríquez Harper. Ed. Limusa.
Control de Motores Eléctricos. Walter N. Alerich.. Ed. Diana.
Electricidad Básica Vol. 5 Van Valkenburg, Nooger & Neville, Inc. Compañía Editorial Continental.
Manuales del equipo, en formato PDF
Baldor series H15-H18.
atv16.
altistart3.