Arranque indirecto del motor trifásico con freno incorporado mediante reostato de arranque.

Introducción.

Este automatismo eléctrico es una combinación de las dos entradas vistas anteriormente. Se trata de realizar un arranque indirecto mediante reostatos de arranque a un motor eléctrico trifásico con freno electromagnético incorporado en la armadura.

Para no repetir la teoría de las entradas anteriores se deja los enlaces a continuación.

• Arranque directo del motor trifásico con freno electromagnético incorporado en la armadura
• Arranque indirecto del motor trifásico de corriente alterna mediante reostatos de arranque.

En el presente "post" vamos a ver los esquemas eléctricos y comentarlos.

Arranque indirecto del motor trifásico con freno incorporado en la armadura mediante reostatos con contacto móvil manual.

En el arranque indirecto mediante reostatos con contacto móvil manual, se tiene que tener en cuenta que antes de realizar el arranque, al reostato se le debe aumentar la resistencia de forma que limite la intensidad de arranque y el motor pueda mover el par inicial de la carga.

En estado de reposo el motor está frenado gracias a la acción del freno electromagnético incorporado en la armadura. Cuando el motor es arrancado, el freno libera al rotor de motor eléctrico y se produce el arranque indirecto limitando la corriente eléctrica. Pasado unos segundos de forma manual a través del contacto móvil, se puede hacer la resistencia del reostato despreciable, con lo que el motor es llevado a su régimen de funcionamiento nominal (tensión, intensidad, potencia, velocidad, par, etc.). Al accionar el pulsador de paro el freno electromagnético bloquea el rotor y el motor es frenado en menos de un segundo.

Esquema de fuerza:   

Esquema de fuerza arranque indirecto del motor trifásico con freno electromagnético incorporado en la armadura mediante reostatos con contacto móvil manual. 

Este automatismo, consta de:

- Interruptor seccionador "Q1": tiene por objeto dejar fuera de servicio la instalación eléctrica del motor, en caso de que fuera necesario realizar una reparación por avería o mantenimiento, aislando la instalación eléctrica del resto de la linea.

- Fusible "F1": su función es proteger el motor contra sobreintensidades o cortocircuitos eléctricos. El fusible es un dispositivo eléctrico de protección que deja pasar la corriente eléctrica, mediante su filamento, hasta un cierto valor de intensidad, a partir de ese valor el filamento del fusible se rompe, impidiendo el paso de la corriente eléctrica y protegiendo la instalación.

- Contactor "Km1": es el mecanismo eléctrico encargado de cerrar el circuito para que el motor funcione. El contactor es accionado mediante el pulsador de marcha "S2", se excita la bobina "A1-A2" del mecanismo y se cierran los contactos de fuerza del contactor, alimentando el motor eléctrico y poniéndolo en funcionamiento.

- Relé térmico "F2": protege al motor frente a posibles sobrecargas eléctricas débiles y prolongadas (sobrecargas temporales). El relé térmico detecta la sobrecarga eléctrica mediante el calentamiento de una bilámina metálica, que hace disparar el relé térmico sí se calienta en exceso.

- Reostato de arranque variable: dispositivo eléctrico que limita la intensidad de arranque.

- Bobina electromagnética 230 V "BR1 y BR2": al ponerse en marcha el motor, a su vez la bobina es excitada a una tensión de 230 V, y atrae al freno de forma electromagnética venciendo la resistencia de los resortes. Al parar el motor cesa la alimentación al motor y a la bobina, los resortes empujan al freno contra el disco y frenan el motor generalmente en menos de 1 segundo. 

- Motor trifásico 230/400 V: la tensión de línea es de 400 V, por ese motivo el motor es conectado en estrella.

Esquema de mando:

Esquema de mando arranque indirecto del motor trifásico con freno electromagnético incorporado en la armadura mediante reostato con contacto móvil manual

El esquema de mando se conecta a una tensión de 230 V (tensión de fase), entre "L1" y "N". El esquema de mando consta de: 

- Fusible "F3": tiene la función de proteger de los cortocircuitos al circuito de mando.

- Contactos auxiliares del Relé térmico "F2": ante una falla por sobrecarga el contacto auxiliar "95-96" deja fuera de servicio la instalación, mientras que "97-98" enciende la luz roja de señalización de avería.  

- Pulsador "S1": pulsadores de paro.

- Pulsador "S2": pulsador de marcha.

- Contacto auxiliar normalmente abierto "Km1": realiza la función realimentación en el circuito de mando. 

- Contacto auxiliar normalmente cerrado "Km1": tiene como función apagar la luz de señalización verde.

- Bobina Km1 "A1-A2": al excitarse la bobina del contactor, los contactos de fuerza del mecanismo se cierran.

- Luz naranja "C3": motor en funcionamiento. La luz se enciende siempre y cuando la bobina "A1-A2" esté excitada, es decir siempre que el motor esté en funcionamiento.  

- Luz verde "C5": instalación eléctrica lista para funcionar, no existe ningún problema. 

- Luz roja "C2": el relé térmico esta accionado, luz de avería.

Comentamos el esquema:

Antes de arrancar el motor se debe tener en cuenta que el reostato tiene una resistencia tal que permita limitar la intensidad de arranque y sea capaz de vencer el par motor inicial de la carga de arrastre.

El motor en estado de reposo de encuentra bloqueado por medio del freno electromagnético. Al accionar el pulsador de marcha el freno libera el rotor de motor y se excitan los contactos del "Km1" y se inicia el arranque indirecto del motor. La intensidad de arranque, entorno a 4-7 veces la intensidad nominal, es limitada al aumentar la resistencia por parte del reostato.

Pasados unos segundos, se acciona el contacto móvil del reostato, llevando los valores de resistencia del reostato a cero. De esta forma en motor gira con sus parámetros nominales de tensión, intensidad, velocidad, par motor, potencia, etc.

Cuando se quiera para el motor, se puede accionar el pulsador de paro "S1". El motor se frena en menos de un segundo debido a la acción del freno electromagnético. Para volver a realizar el arranque se le debe de aumentar la resistencia del reostatos, con el fin de limitar la intensidad de arranque.

En caso de que existiera un cortocircuito, una sobrecarga, se accionará el relé térmico, dejando la instalación en avería, con la luz roja encendida.

Cuando el motor estuviera parado, en estado de reposo y no presentara ninguna avería por cortocircuito o sobrecarga,  la luz verde estaría encendida. Motor listo para funcionar.

En cambio, cuando el motor está en funcionamiento, se enciende la luz naranja, que significa motor en servicio.

Arranque indirecto del motor trifásico con freno incorporado en la armadura mediante reostato cortocircuitodo por medio de temporizador.

En estado de reposo el motor esta frenado por la acción del freno electromagnético. El arranque indirecto se realiza mediante un reostato de arranque, en primer lugar es accionado el "Km1", pasado un cierto tiempo, en el caso del ejemplo 10 segundos, el reostato es cortocircuitado por medio de un contactor "Km2". De esta forma el motor es llevado a su régimen nominal en tensión, intensidad, potencia, velocidad, par motor, etc.

Esquema de fuerza:

Esquema de fuerza arranque indirecto de un motor trifásico con freno incorporado en la armadura mediante reostatos cortocircuitado por medio de un temporizador.

El automatismo consta de los mismos componentes que el ejemplo anterior, excepto de:

- Contactor "Km2": en este caso, es el mecanismo eléctrico encargado de cortocircuitar el reostato de arranque. Es accionado a través contactor auxiliar temporizado a la conexión "Ka".

Esquema de mando:

Esquema de arranque arranque indirecto de un motor trifásico con freno incorporado en la armadura mediante reostatos cortocircuitado por medio de un temporizador.

Los elementos son similares que en el ejemplo anterior, excepto en:

- Contactor auxiliar temporizado "Ka" a la conexión: contactor temporizado a la conexión encargado de accionar, a través se su contacto auxiliar normalmente abierto "Ka (23-24)" el contactor "Km2". De esta forma se lleva al motor a su régimen nominal.

Comentamos el esquema:

Inicialmente, en estado de reposo el motor se encuentra frenado. Al accionar el pulsador de marcha "S2" el contactor "Km1" se excita y se produce el arranque indirecto del motor, el motor a su vez es liberado de la acción del freno. El reostato de arranque es el que limita la intensidad en el circuito. Al mismo tiempo el contactor auxiliar temporizado "Ka" es excitado y empieza a contar, en el caso del ejemplo hasta 10 segundos.

Transcurridos los 10 segundos el contacto normalmente abierto del "Ka" se cierra, accionando el contactor "Km2", el reostato es cortocircuitado y el motor es llevado a su régimen nominal de funcionamiento. 

Cuando se quiera para el motor, se puede accionar el pulsador de paro "S1". Se efectuaría una parada con frenada, el motor se para en menos de 1 segundo debido a la acción del freno electromagnético. El circuito y todos su elementos están en estado de reposo, listo para arrancar de nuevo, por medio de un arranque indirecto.

En caso de que existiera un cortocircuito, una sobrecarga, se accionará el relé térmico, dejando la instalación en avería, con la luz roja encendida.

Cuando el motor estuviera parado, en estado de reposo y no presentara ninguna avería por cortocircuito o sobrecarga,  la luz verde estaría encendida. Motor listo para funcionar.

En cambio, cuando el motor está en funcionamiento, se enciende la luz naranja, que significa motor en servicio.

Punto de luz con luminaria fluorescente.

Introducción.

Se denomina luminaria fluorescente al conjunto que forma la armadura o carcasa de la luminaria, junto con la lámpara tubo fluorescente, el cebador y la reactancia o balasto necesarios para su funcionamiento.

Las lámparas fluorescentes se clasificas como lamparas de descargas, siendo lámparas de vapor de mercurio a baja presión. Se utilizan normalmente para la iluminación domestica, industrial y sector servicios (centros comerciales, hospitales, hoteles, etc.). Su gran ventaja frente a otro tipo de lámparas es su eficiencia energética.

Lámparas fluorescentes.

Las lámpara fluorescentes son fuentes luminosas consecuencia de una descarga eléctrica en atmósfera de vapor de mercurio a baja presión, en las que la luz se genera por el fenómeno de la fluorescencia.

La lámpara fluorescente normal consta de un tubo de vidrio de diámetro y longitud variable según la potencia, recubierto internamente de una capa de sustancia fluorescente. En los extremos del tubo se encuentra los cátodos de wolframio impregnados de una pasta emisora de electrones. Interiormente tiene un gas noble (argón, kriptón, etc.) enrarecido con átomos de mercurio.

En cuanto a su funcionamiento, la luz se produce mediante la activación del fósforo por la radiación ultravioleta de una descarga eléctrica provocada entre los electrodos y mantenida en el vapor de mercurio encerrado en el tubo. Antes de provocar la descarga, los electrodos son precalentados por medio de un cebador que, al abrirse, genera un pico de alta tensión suficiente como para provocar el encendido de las lámparas.

Su eficacia luminosa se encuentra entre los 50 y 100 Lm/W, dependiendo del tipo de lámpara. La vida media está en torno a las 10.000-12.000 horas, aunque su vida útil se puede estimar entre las 5.000 y 7.000 horas, tras cuyo periodo se evidencia la depreciación del flujo luminoso en la lámpara.

Cebador.

El cebador es el dispositivo encargado de facilitar el encendido de la lámpara fluorescente. Antes de que se provoque la descarga, los electrodos son precalentados por el cebador, al abrirse, genera un pico de alta tensión suficiente como para provocar el encendido de la lámpara.  

Está formado por una pequeña ampolla de cristal que contiene gases a baja presión (neón, argón y gas de mercurio) y en cuyo interior se halla un contacto formado por una lámina bimetálica doblada en "U". En paralelo con este contacto hay un condensador que actúa como amortiguador de chispa.

El cebador, como se verá en los esquemas eléctricos siguientes, se conecta en paralelo con la lámpara fluorescente.

Reactancia o balasto.

Las reactancias o balastos son dispositivos empleados para limitar y estabilizar la corriente de arco de las lámparas de descargas. Las reactancias son en sí mismos impedancias y existen varios tipos: inductivas, resistencias o combinación de ellas. En la práctica se utilizan casi en exclusividad las reactancias de tipo inductivo y en ocasiones los inductivos-capacitivos. Las reactancias resistivas no se utilizan debido a las elevadas pérdidas en forma de calor que ocasionan.

Finalmente aparecen las reactancias o balastos electrónicos, que combinan en sí mismos el sistema de encendido, compensación y regulación de corriente en la lámpara consiguiendo consumos menores de potencia.   

Reactancias o balastos tipo inductivo de doble nivel de potencia.

Son balasto destinados a instalaciones que necesiten reducir el nivel de iluminación a determinadas horas, sin una disminución importante de visibilidad pero con un buen ahorro energético.

Como la reducción del flujo luminoso se aplica para todas las lámparas, se evitarán las zonas oscuras y peligrosas por falta de visibilidad, como ocurre en instalaciones que, con el fin de ahorrar energía, se apagan ciertos puntos alternado o calles enteras.

El principio de funcionamiento de los balastos con doble nivel de potencia es que inicialmente dan los valores máximos de flujo luminoso a la lámpara. A la hora programada, por ejemplo, mediante un reloj astronómico o una fotocélula, el relé del balasto permite conmutar la potencia y el flujo emitido por la misma y como consecuencia la potencia absorbida de la línea.

Reactancia o balasto electrónico.

Los balastos convencionales funcionan a la frecuencia de la red eléctrica (50 Hz). Este tipo de frecuencia supone que la lámpara no dé una luz continua, sino que muestra un parpadeo a esa frecuencia.

A mediados de los años noventa, aparecieron nuevos tipos de balastos llamados balastos electrónicos, que operan a una frecuencia muy superior a los anteriores (aproximadamente 20 kHz).

Garantizan un funcionamiento silencioso, aumentan la eficacia luminosa (más cantidad de luz aportada por cada unidad de potencia eléctrica) de la lámpara, aumentan la vida útil de la misma y suponen un ahorro energético.

El balasto electrónico asume el encendido de la lámpara, sin necesidad de cebador. El procedimiento adoptado es el precalentamiento de electrodos, que da como resultado un encendido casi instantáneo, del orden de 0,5 segundos.

 A continuación se enumeran algunas de las ventajas de los balastos electrónicos frente a los balastos convencionales:

• Encendido y reencendido instantáneo. 
• Tubos sin parpadeo cuando están por agotarse. 
• No provocan efecto estroboscópico. 
• Fácil instalación. 
• Disminución de pérdidas, aumentando la eficiencia del tubo. 
• Permiten un ahorro de hasta un 30 %.
• Menor temperatura, por lo que se pueden utilizar sobre superficies más sensibles al calor. 

Esquemas punto de luz con luminaria fluorescente.

El punto de luz con luminaria fluorescente puede formar parte del Circuito C-1 (en electrificación básica) y del Circuito C-6 (en electrificación elevada) según la ITC-25 del Reglamento Electrotecnico de Baja Tensión.

Por otro lado, según la ITC-BT 44 "Instalaciones de receptores. Receptores de alumbrado" en el punto "3. Condiciones de instalación de los receptores para alumbrado", en el apartado "3.1 Condiciones generales" especifica entre otras cosa:

• En instalaciones de iluminación con lámparas de descarga realizadas en locales en los que funcionen máquinas con movimiento alternativo o rotatorio rápido, se deberán tomar las medidas necesarias para evitar la posibilidad de accidente causados por ilusión óptica originada por el efecto estroboscópico.
• Los circuitos de alimentación estarán previstos para transportar la carga debida a los propios receptores, a sus elementos asociados y a sus corrientes armónicas y de arranque. 
• Para receptores con lámparas de descargas, la carga mínima prevista en voltiamperios será de 1,8 veces la potencia en vatios de las lámparas. 
• En el caso de receptores con lámparas de descarga será obligatoria la compensación del factor de potencia hasta un valor mínimo de 0,9, y no se admitirá compensación en conjunto de un grupo de receptores en una instalación de régimen de carga variable, salvo que dispongan de un sistema de compensación automático con variación de su capacidad siguiendo el régimen de carga.

Normalmente los fabricantes de la luminarias fluorescente ya vende la luminaria con el factor de potencia igual a uno o próximo a uno, es decir el factor de potencia ya esta corregido incluyendo un condensador de una capacidad apropiada para que el factor de potencia sea igual a 1.

La instalación consta de una protección eléctrica (fusible o interruptor magnetotérmico), un interruptor, una lámpara fluorescente, un cebador y una reactancia o balasto.

Su conexión se realiza mediante un conductor de fase, un conductor neutro y un conductor de puesta a tierra, los 3 conductores generalmente son de sección de 1,5 mm2. La alimentación al circuito se toma de la caja de derivación más cercana, normalmente la que se instala en la propia habitación o recinto donde se va a instalar el punto de luz con luminaria fluorescente.

El conductor de fase , se conecta a la entrada del interruptor, y del borne se salida del interruptor a uno de los electrodos del tubo fluorescente. La reactancia es conectada en serie a uno de los electrodos del otro extremo del tubo fluorescente y al conductor neutro. Desde la salida de la reactancia, el neutro va hasta la caja de derivación. El cebador es conectado en paralelo con los otros electrodos del tubo fluorescente tal y como se indica en el esquema eléctrico. El conductor de protección de puesta a tierra que sale desde la caja de derivación se conecta a la carcasa de la luminaria con tubo fluorescente.

A continuación se presenta un esquema de conexión del punto de luz con luminaria fluorescente. Se observa en detalle como se realiza la conexión en la caja de derivación.

Simbología neumática e hidráulica. Norma UNE 101-149-86

Introducción.

Con objeto de facilitar la lectura y la elaboración de los esquemas neumáticos se va a establecer los principios de simbolización y especificar los símbolos que deben usarse en los esquemas de las transmisiones hidráulicas y neumáticas. 

En los sistemas de transmisión hidráulicos y neumáticos, la energía es transmitida y controlado por un fluido (líquido o gas) sometido a presión, circulando por un circuito cerrado.

El uso de estos símbolos no excluye el uso de otros símbolos comúnmente empleados en esquemas de tuberías en  otros dominios de la técnica.

Símbolos básicos y de función.

Los símbolos para equipos hidráulicos y neumáticos y sus accesorios son funcionales y se componen de uno o más símbolos básicos y, en general, de uno o varios símbolo de función. Los símbolos no tienen escalas.

Ejercicios resueltos y propuestos de corriente continua.

EJERCICIOS RESUELTOS EXPLICADOS.

Ejercicio 1.

Sea el circuito de corriente continua de la figura, calcular:

a)      La intensidad total del circuito I_T que sale de la fuente de tensión.

b)      La intensidad I₁ que fluye a través de la resistencia de 2 ohmios.

c)      La intensidad I₂ que fluye a través de la resistencia de 8 ohmios.

d)  Calcula la potencia que suministra la fuente de tensión. Muestra el resultado de dos formas diferentes a través aplicando 2 fórmulas de cálculo de la potencia.

Solución.

a)      Para calcular la intensidad total “I_T“ del circuito que sale de la fuente de tensión se halla la resistencia equivalente del circuito.

La intensidad total I_T es de 7,575 A.

b)      Para obtener la intensidad I₁ aplicamos la segunda ley de Kirchhoff o de malla.

La intensidad I₁ es de 6,065A.

c)      Para obtener la intensidad I₂ se aplica la primera ley de Kirchhoff o de nodo.

La intensidad I2 es de 1,51A.

d)    En corriente continua la potencia que suministra la fuente se puede obtener a través de estas dos fórmulas:

Se puede ver que los resultados son similares luego se puede decir que el cálculo está bien ejecutado.

A continuación nos autocorregimos el ejercicio con un software de análisis de circuitos.

Ejercicio 2.

Analiza el circuito y obtén la resistencia equivalente entre los puntos A y B.

Solución:

Si analizamos el circuito de resistencia se puede ver que las resistencias R₁ y R₂ están en serie.

La R_eq1 y R₃ están en paralelo.

R_eq2 y R₄ están en serie.

R_eq3 y R₅ están en paralelo.

R_eq4 y R₆ están en paralelo.

R_eq5 y R₇ están en serie.

R_eq6 y R₈ están en paralelo.

Y para finalizar y obtener la resistencia equivalente total del circuito. R_eq7 y R₉ están en serie.

Ejercicio 3.

Dado el circuito de la figura, calcular:

a)      Calcular las intensidades I_T, I₁, I₂ e I₃.

b)      Calcular la diferencia de potencial entre los puntos A y B.

Solución:

Para calcular la I_T, se halla la R_eq total del circuito. Se observa que R₄ y R₅ están en serie.  

R_eq1, R₂ y R₃ están en paralelo.

Para obtener las intensidades I₁, I₂ e I₃, previamente se tiene que resolver el apartado b), a través de:

Se obtiene la diferencia de potencial entre los puntos A y B.

Se calcula el resto de las intensidades del circuito.

A continuación nos autocorregimos el ejercicio con un software de análisis de circuitos.

Ejercicio 4.

Dado el circuito de corriente continua de la figura:

Calcular todas las intensidades del circuito.

Solución:

Para poder resolver este circuito se simplifica de modo que solo queden son malla. De esta forma se puede ver que R₃ y R₄ están en paralelo. La resistencia equivalente R_eq1 queda: 

La I₁ tiene un valor de 10A. Se plantea la ecuación de malla para hallar la I₂.

Para calcular las restantes intensidades del circuito, las intensidades que circular a través de R₃ y R₄, se halla la caída de tensión en la resistencia R_eq1.

Conocida I₁ e I₂ se puede hallar la intensidad I₃.

Para calcular las restantes intensidades del circuito, las intensidades que circular a través de R₃ y R₄, se halla la caída de tensión en la resistencia R_eq1.

Se puede ver que 3,15 V es la diferencia de potencial a la que está sometida R₃ y R₄ que está en paralelo con R₃. De esta forma I₄ e I₅ se puede calcular de la siguiente manera.

A continuación nos autocorregimos el ejercicio con un software de análisis de circuitos.

Ejericicio 5.

Dado el circuito de la de la figura. Resuelve mediante el método de mallas.

a)      Calcular las intensidades de malla.

b)      Calcular el valor y sentido de la intensidad de la fuente de 8 voltios.

Solución:

a)      Se proporciona un sentido de giro a las intensidades de malla de forma arbitraria. Se plantean las ecuaciones de malla en función de este sentido de giro dado.

Se observa que la intensidad de malla I₂ es negativa, lo cual nos indica que gira al contrario.

NOTA:

Este ejercicio, aunque puede parecer sencillo, tiene como objeto reflejar la importancia de establecer correctamente el sentido de giro de las intensidades de malla y plantear de forma adecuada las ecuaciones de malla con los signos de forma correcta. 

b)      Si se tiene en cuenta el sentido de giro de I1 e I2 se puede observar que I3 sale por el positivo de la fuente de 8V. Y su valor es: 

EJERCICIOS PROPUESTOS CON SOLUCIÓN.

Ejercicio 6.

Calcular la caída de tensión entre los puntos A y B.

Solución: U_AB = 12 V

Ejercicio 7.

Calcular la resistencia equivalente del circuito dado entre los puntos A y B.

Solución: R_eqAB = 11,51Ω

Ejercicio 8.

Obtener el valor de U₃ sabiendo que la corriente I tiene un valor de 0,4 A.

Solución: U₃ = -30 V

Ejercicio 9.

Calcular las corrientes I e I₁. Sabiendo que I₂ = 4A; R₁ = 4Ω; R₂ = 2Ω.

Solución: I = 6A e I₁ = 2A 

Ejercicio 10.

Calcular las corrientes de mallas (I_a, I_b, I_c) y de ramas (I₁, I₂, I₃, I₄, I₅, I₆) del siguiente circuito.

Solución: I_a = 4A; I_b = 6A; I_c = -2A; I₁ = 4A; I₂ = -6A; I₃ = -2A; I₄ = 6A; I₅ = 2A; I₆ = 8A.

Si necesitas alguna aclaración de los ejercicios resueltos o propuestos, te puedes poner en contacto conmigo, no lo dudes:

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