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TECSUP – PFR Taller Eléctrico
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UNIDAD IX
AARRRRAANNQQUUEE DDIIRREECCTTOO DDEE MMOOTTOORR EELLÉÉCCTTRRIICCOO
1. OBJETIVOS
1. Identificar los componentes del arranque de un motor eléctrico trifásico.
2. Ejecutar la instalación eléctrica para arrancar un motor eléctrico trifásico.
3. Conocer el funcionamiento del interruptor de nivel.
4. Realizar la instalación del control de electro bombas.
2. INTRODUCCIÓN
El gran desarrollo de la industria fue creando nuevas necesidades en las
instalaciones eléctricas. Para abrir o cerrar un circuito se puede realizar mediante
un interruptor manual, un contactor también puede realizar eso, pero a
frecuencias de trabajo que pueden llegar a 5000 conexiones por hora, para un
interruptor manual le sería imposible de realizar dicha acción.
Los contactores pueden cortar intensidades de corriente del orden de 10 a 15
veces la intensidad nominal del aparato.
Ante la necesidad de poner en marcha un motor eléctrico es posible mandarlo
desde el propio lugar de emplazamiento o bien a distancia. En el primer caso es
probable el ahorro de conductor si el motor es de elevada potencia, ya que la
distancia entre él y el dispositivo de arranque es pequeña. Este sistema puede
resultar peligroso para los operarios, dificultad para el accionamiento, escasa
visibilidad, etc.
En el caso de mando a distancia, el elemento de mando puede situarse en el
lugar más conveniente y utiliza conductores de muy baja sección y en el que se
disponga buena visibilidad, dominio de la instalación y máxima seguridad. El
contactor se instalara en el punto de trabajo, con lo que se tendrá mínima
longitud del conductor de potencia.
Respete las indicaciones de su profesor para el
desarrollo de la tarea y, sobretodo, aquellas que se
relacionen con la SEGURIDAD personal.
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3. ARRANQUE DIRECTO
Una de las formas más sencillas de arrancar un motor, a través de un contactor,
es el llamado arranque directo, el cual consiste en proporcionar al motor la
tensión de placa, llamada tensión nominal, en forma directa. Dicho de otra
manera, el contactor al cerrar sus contactos de fuerza conecta la tensión de línea
al motor haciendo que este empiece a girar.
En la figura siguiente, se muestra un esquema de fuerza típico, en el cual
podemos observar los elementos constituyentes mínimos de todo circuito de
arranque directo, además debe observar que en este caso Ud. empieza a
trabajar con un sistema de alimentación trifásico.
3 M
31
1 3 5
5
2 4 6
2 4 6
UV
W
F1
K1
F2
M1
INTERRUPTOR
TERMOMAGNÉTICO
CONTACTOR
TRIFÁSICO
RELÉ TÉRMICO
MOTOR TRIFÁSICO
L1
L2
L3
Figura 1. Esquema de fuerza del arranque directo de un motor.
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F2
S0
S1
K1
K1
95
96
1
2
3
4
13
14
A1
A2
L1
L2
Figura 2. Esquema de control del arranque directo de un motor.
Se denomina arranque de un motor al régimen transitorio en el que se eleva la
velocidad del mismo desde el estado de motor detenido hasta el de motor
girando a la velocidad de régimen permanente.
El conjunto que se pone en marcha es inercial y disipativo, incluyendo en este
último concepto a las cargas útiles, pues consumen energía.
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 éste régimen transitorio.
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4. CONTROL DE NIVEL
Para controlar eléctricamente el nivel de líquidos, el procedimiento más empleado
es el control por flotador, el cual puede mover a un interruptor común.
Estos controles se emplean en los grupos motor-bomba para mantener
automáticamente el nivel del agua ó de otro líquido entre los límites deseados.
En este sistema el flotador cuya posición indica el nivel del líquido, acciona un
interruptor piloto que está accionado por una palanca.
Los contactos del interruptor se cierran para poner en marcha el motor de la
bomba cuando el nivel del líquido baja hasta un punto de ajuste inferior y se
abren para detener al motor, cuando el nivel del líquido ha subido hasta un
límite superior, previamente ajustado.
Figura 3. Interruptor y control de nivel.
Cuando se quiere accionar motores de pequeña potencia, el dispositivo puede
actuar directamente sobre el circuito de potencia del motor.
Pero en motores de mediana y gran potencia se necesita de un arrancador
automático independiente para controlar la marcha del motor y entonces el
interruptor del control de nivel actúa como dispositivo piloto en el circuito de
mando.
Los contactos del interruptor del control de nivel pueden ajustarse para abrir y
cerrar entre límites amplios o estrechos del nivel del líquido, así tendrá suficiente
amplitud de movimiento para poder accionar el interruptor piloto.
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Figura 4. Interruptor y control de nivel, sus partes.
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5. MOTOR ELÉCTRICO
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en
energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas.
Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía
mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.
Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y
particulares.
Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el
mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el
que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo
magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción
del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente
eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades
magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el
estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un
campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo
magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos
hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica.
Figura 5. Motor eléctrico trifásico.
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6. CONEXIONES DEL MOTOR
Los motores trifásicos absorben en el momento de arranque más intensidad de la
nominal. Este aumento de intensidad en el arranque provoca una sobrecarga en
la línea que a su vez origina una caída de tensión pudiendo ser perjudicial para
otros receptores. En los motores de jaula de ardilla, la intensidad de arranque
supera de 3 a 7 veces la nominal.
La mayoría de los motores trifásicos tienen una carga equilibrada, es decir,
consumen lo mismo en las tres fases, ya estén conectados en estrella o en
triángulo. Las tensiones en cada fase en este caso son iguales al resultado de
dividir la tensión de línea por raíz de tres. Por ejemplo, si la tensión de línea es
380 V, entonces la tensión de cada fase es 220 V.
Figura 6. Conexiones del motor en estrella y triángulo.
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7. ELECTROBOMBA
Es una máquina eléctrica rotativa de mayor aplicación practica, transforma la
energía eléctrica (que reciben de la red a la que se conectan) en energía
mecánica, mediante un giro de su parte móvil, capaz de desarrollar un trabajo.
Este motor esta constituido por un cuerpo de aspiración, un cuerpo de impulsión,
un cierre mecánico, un paquete de chapas magnéticas ranuradas y en sus
ranuras se alojan los devanados o bobinas.
Cuando se conectan sus terminales a la corriente eléctrica, sus devanados crean
un campo magnético que hacen girar al rotor. Los terminales de estas bobinas se
llevan a los bornes de la caja de bornes en donde se conectan a la red.
Estos motores tienen que ser de suficiente potencia que permitan extraer y
bombear agua hacia un determinado lugar, puede trabajar en forma continua o
de manera permanente durante algunas horas de trabajo.
Estos motores deben de estar bien dimensionados para que cumplan su objetivo.
Existen electrobombas monofásicas y trifásicas y están disponibles en una amplia
gama de modelos, solucionan cualquier necesidad.
Figura 6. Electro bomba.
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8. PROCEDIMIENTO
Este trabajo lo realizará en equipo. Ahora procederás a realizar la práctica de un
circuito de control de electro bombas después de haber aprendido sobre el
principio de funcionamiento del sensor del control de nivel y del motor eléctrico.
Los pasos a realizar son los siguientes:
1. Distribuye los equipos a instalar, en el tablero según el esquema de
distribución de componentes.
2. Realiza el cableado del circuito de fuerza, desde el interruptor termo
magnético hacia la entrada del contactor (1-3-5). Recuerde que sí es un
motor trifásico, éste tiene tres líneas de alimentación.
3. Cablea desde la salida del contactor (2-4-6) hacia la bornera.
4. Realiza el cableado del control de nivel 1 hacia el contactor.
5. Realiza el cableado del control de nivel 2 hacia el contactor.
6. Conecta el motor trifásico (terminales U1-V1-W1) en la bornera.
7. Puentea los terminales del motor U2-V2-W2.
8. Revisa toda la instalación eléctrica.
9. Realiza la prueba de funcionamiento.
10. Desmonta el circuito.
11. Ordena todos los conductores.
12. Devuelve los equipos y materiales en forma ordenada.
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Figura 7. Aplicación de un control de nivel y una electro bomba.
En un edificio ó planta industrial se tiene un tanque elevado y una cisterna, de la
cual hay que llenar un determinado líquido el tanque elevado, esto se realizará
através de una electro bomba. El motor succionará el líquido desde la cisterna
hasta subirla al tanque elevado.
En cada recipiente se encuentran sensores de control del nivel para que la
electro bomba se energice ó se apague dependiendo del nivel de líquido de cada
tanque.
M
3 ~
F2
F1
FLOTADOR
CONTROL DE
NIVEL
CISTERNA
TANQUE
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Figura 8. Esquema de funcionamiento.
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ANOTACIONES:
