×

Advertencia

JUser: :_load: No se puede cargar usuario con el ID: 3797

En este último capítulo sobre medición de nivel, les conversare sobre aquellos equipos que no son de uso común, pero que tienen uso importante dentro de las aplicaciones industriales. Estos equipos, suelen ser más que nada como limites de indicación de nivel, quiere decir que cuentan con salidas digitales del tipo power system, field system, o solo una indicación local, además, la mayoría de la veces son de construcción  robusta, para aplicaciones agresivas en los procesos, o donde es imposible poder tener una medición  de tipo analógico o de precisión.

Estos equipos por lo general son del tipo ciego o sin indicación local, ya que también se pueden encontrar en lugares que no son de fácil acceso.

 

SW de Nivel de dos puntos

 

Este equipo que es de salida digital, nos puede ayudar para la medición de nivel, solo como salida de contacto y presenta solo dos indicaciones validas, puede ser una para ON y la baja para OFF, activar y detener una bomba de succión, o un silo  donde el material a medir es de una alta corrosión, además cuenta con un contacto que permite activar una bocina que nos servirá como alarma, en el caso que queramos ocupar este sistema como alarma.

 

 

Este es una claro ejemplo de un SW de nivel para un silo, donde el elemento sensor genera un campo que es perturbado por el medio externo y a través de su electrónica de amplificación es capaz de poder generar la activación de un contacto de control.

A través de esta imagen podes ver, según su fabricante, la forma de instalación de este dispositivo en la pared de un silo, un estanque o una descarga de una piscina.

Tenemos que tener en cuenta que las salidas de control deben ser en 120 VAC, normalizada para poder acceder a un PLC o DCS que tenga la posibilidad de accionar una salida de control para lo que el configurador de sistema proponga.

El siguiente equipo es del tipo SW por presión

 

Eso significa que cuando el nivel de un material a medir, se apoya sobre la superficie de contacto o plato de detección, este puede activar un contacto en forma interna como salida de control nuevamente.

En este caso y como en todos los demás está claramente definido que son equipos que solo activan contactos, una salida digital, NUNCA ANALOGICA.

 

Ejemplo de SW de nivel con superficie de deteccion, el material llega al nivel de la cara del sensor y este activa el contacto de salida.

 

Los mismos sensores pero con la aplicación de SW de medición de nivel en estanque.

 

Aplicación de SW de nivel para condiciones en las cuales no se puede tener una medición interna, por la agresividad del proceso, como por ejemplo, gases tóxicos, alta presión, alta temperatura, etc.

 

Este sistema nos permite poder detectar un nivel que tiene una alimentación del proceso muy variable y de  carga en grandes volúmenes, es posible instalarlo en aquel lado por donde no se desplaza el material de alimentación al estanque, además provee una salida digital y cuenta con alimentación externa que permite girar su elice, esta al encontrar resistencia al desplazamiento forzara, con su torque, un contacto unido mecánicamente a este dispositivo.

 

 

Cada uno de los ejemplos demostrados anteriormente son equipos que no son de uso común pero que tiene una aplicación muy frecuente, por su costo, fácil instalación, robustez, etc.

Siempre se debe tener en cuenta que cuando se realiza mantención a cada uno de los equipos de medición siempre es importante que las indicaciones de los fabricantes sean tomadas en cuenta para su instalación, mantención y forma de trabajo, esto nos permitirá una vida útil prolongada, que cumple con las prestaciones que dice hacer y no causara daño a las personas ni al proceso ni al medio ambiente.

Como instrumentista, el cuidado de hacer un trabajo bien hecho y a la primera debe ser la forma de trabajar.

 

Cualquier Consulta al mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

Twitter: @instrumentacion

 

Gracias

 

♦   Los procedimientos más empleados para frenar los motores trifásicos asíncronos de rotor en cortocircuito, son: por electrofreno, a  contracorriente y por inyección de corriente continua.

♦   Para el frenado de los motores trifásicos asíncronos, se utilizan tres tipos de frenado por electrofreno que se basan en un sistema de plato móvil solidario al eje del motor y de unas zapatas o bandas de frenado que actúan sobre él: por  electroimán , electrohidráulico y  freno incorporado al motor . En los dos primeros casos indicados, el plato está fijo al eje del motor y las zapatas son accionadas, bien sea por un electroimán o un accionamiento electrohidráu lico; mientras que en el caso de freno incorporado en el motor, es el plato el que se desliza y presiona contra la banda de frenado al desconectar el motor de la línea de alimentación.

♦   El freno por electroimán se usa en motores de pequeña y mediana potencia, el freno electrohidráulico  puede ser empleado en todo tipo de motores, principalmente en los de mediana y gran potencia; el freno incorporado al motor  se suele emplear en máquinas herramientas, elevadores y cualquier otra máquina de pequeña potencia que requiera un frenado rápido.

♦   En el  frenado a contracorriente se usa el principio del inversor de giro invirtiendo dos fases de la alimentación y provocando un enérgico par de frenado. Este sistema puede emplearse eficazmente para conseguir rápidas deceleraciones de motores que arrastran cargas de inercia, como por ejemplo, en máquinas herramientas.

♦   En el  frenado por inyección de corriente continua  se desconecta el motor de la línea de alimentación y se conecta inmediatamente dos bornes del estator a una fuente de corriente continua; en estas condicione s, el rotor gira con relación a un campo magnético fijo y su deslizamiento crea un par de frenado.

♦   Los procedimientos de frenado más empleados en este tipo de motores son: Por  electrofreno, frenado hipersíncrono,  a contracorriente ,  por inyección de corriente continua, frenado por autoexcitación de corriente continua, frenado por alimentación desequilibrada.

♦   En el frenado  por electrofreno el procedimiento empleado es igual al de rotor en cortocircuito, en el frenado hipersíncrono el motor asíncrono funciona a una velocidad mayor que la sincrónica, el motor funciona como generador asíncrono, oponiendo un par de frenado.

♦   En el  frenado a contracorriente , se invierten dos fases de la alimentación. El par de frenado puede ajustarse modificando el valor de las resistencias rotóricas.

♦   En el frenado por inyección de corriente continua  se emplea el mismo procedimiento que el motor de rotor en cortocircuito.

♦   En el frenado por inyección de corriente continua el estator actúa como excitatriz y el rotor como alternador. Parece conveniente utilizar esta tensión rotórica alterna y rectificarla para alimentar al estator, realizando de esta forma un  frenado por autoexcitación.

♦   Si las tensiones de alimentación, aplicadas a  los devanados de las tres fases del estator, están  desequilibradas , el funcionamiento queda perturbado y en algunos casos se invierte el par motor, trabajando en régimen de frenado.

 

 

 

El motor trifásico asíncrono está proyectado para ser alimentado por un sistema trifásico equilibrado de tensiones. Entonces, en el estator se origina un flujo magnético de amplitud constante y que gira a la velocidad de sincronismo. Si por un procedimiento cualquiera, están desequilibradas las tensiones aplicadas a los devanados de las tres fases del estator,  el funcionamiento queda perturbado y en algunos casos se invierte el par motor, trabajando en régimen de frenado.

En el caso más general está demostrado que un sistema trifásico desequilibrado es equivalente a la superposición de tres sistemas equilibrados:

a)   Un sistema simétrico, con sucesión directa de fases.

b)   Un sistema simétrico, con sucesión inversa de fases.

c)   Un sistema homopolar, constituido por tres vectores equipolentes. En estas condiciones, el motor se comporta exactamente como un grupo de tres máquinas idénticas al propio motor y acopladas mecánicamente.

 

La Figura  representa este conjunto equiva lente. El primer motor está sometido al sistema directo de tensiones, el segundo mo tor al sistema inverso de tensiones. Los pares que desarrollan los motores son de se ntido opuesto. Las tres fases del tercer motor están conectados en paralelo y alimentadas por una tensión monofásica, de forma que reproduzcan un sistema homopolar.

Las corrientes en el estator de este último  motor crean campos magnéticos alternos, de dirección fija. Aparece entonces un polo por fase, es decir, un número de polos tres veces mayor que en el caso de funcionamiento normal sobre una red trifásica. Las fuerzas electromotrices inducidas en el secundario son iguales y en fase, en los tres devanados del rotor. En el caso más corriente en que el rotor está conectado en estrella, las tensiones se oponen y no circula corriente por el circuito rotórico. El par es nulo y el motor se calienta debido a las pérdidas por efecto joule.

No sucede lo mismo si el motor es de rotor en cortocircuito o si el rotor está conectado en triángulo. En estos casos, se establecen corrientes importantes que tienden a fijar la velocidad a una tercera parte de su valor síncrono, con la condición que el motor esté previamente lanzado.

 

A partir de una red equilibrada, existen varios procedimientos que permiten realizar la alimentación desequilibrada de un motor:

 

a)  Acoplamiento monofásico

Se demuestra que la componente homopolar es nula y que las componentes directa Id e inversa Ii  de la corriente son iguales. En la parada, el deslizamiento es igual a 1 para los dos sistemas, los pares directo e inverso son iguales, y el par resultante es nulo.

Si se lanza el motor en sentido directo las corrientes Id e Ii  permanecen iguales entre sí, la impedancia directa aumenta y la inversa disminuye. El par directo es preponderante y el motor acelera en el sentido del lanzamiento.

Todo sucede como si los dos motore s ficticios tuvieran sus devanados estatóricos conectados en serie, con  inversión de dos fases de un motor con relación al otro.

 

 

 

En conclusión, el acoplamiento monofásico sencillo no constituye un procedimiento de frenado.

b)  Acoplamiento monofásico, con dos bornes conectados entre sí El comportamiento del motor es muy diferente si su borne libre se une a uno de los dos bornes conectados a la red. La Figura  representa las tres secuencias de funcionamiento y la Figura  para un motor conectado en triángulo.

 

 

 

Se demuestra que la componente homopolar es siempre nula y que las componentes directa e inversa de la tensión son constantes e iguales entre sí.

Las características de funcionamiento son independientes del sistema de conexión estrella o triángulo, de los devanados.

En definitiva, el motor se comporta como dos máquinas que trabajan en oposición y que están alimentados en paralelo bajo una tensión fija pero reducida.

 

Durante la parada, los pares Md  y Mi  son iguales y se anulan, siendo el deslizamiento igual a 1 con relación a los dos sistemas. A una velocidad cualquiera, si el deslizamiento es “s” en  el sistema directo, en el sistema inverso es “2-s”.

Si en estas condiciones, se inserta una re sistencia en el circuito rotórico, el par directo Md disminuye constantemente cuando aumenta la velocidad, mientras que el par inverso Mi  aumenta de valor. Por consiguiente el par resultante Mf ,es un par de frenado.

 

En resumen, este procedimiento no permite un frenado muy enérgico. Por ejemplo, en aparatos de elevación, la reducción de la velocidad durante el descenso a plena carga es muy reducida.

 

c)   Acoplamiento anormal de las fases del rotor La solución más empleada es la representada en la Figura, que consiste en cruzar las conexiones deuna sola fase del rotor.

 

Cuando el motor está parado, el par directo es 1/9 del par normal, el par inverso es 4/9 y el par resultante es 1/3. Por lo tanto, sobre un movimiento de elevación el funcionamiento es parecido a una contracorriente, pero con menor tendencia a la subida de débiles cargas.

Con este acoplamiento, las corrientes absorbidas son muy importantes, especialmente a causa de una elevada componente homopolar. Por lo tanto debe reducirse la tensión de la red, de forma que la intensidad de corriente en el circuito más cargado no sobrepase unas dos veces el valor nominal de la corriente.

Este procedimiento de frenado se obtiene separando el motor de la red de corriente alterna y conectando dos bornes de su estator sobre una fuente de corriente continua. Siguen siendo válidas todas las consideraciones expuestas sobre este mismo tema y referidas a los motores de rotor en cortocircuito. Pero, además, sucede que los motores con rotor bobinado  permiten, entre ciertos límites, elegir la velocidad más apropiada para un par de frenado determinado.

La potencia disipada en forma de calor en las resistencias rotóricas es moderada. Si se tiene en cuenta que un frenado a contracorriente, la potencia rotórica durante el frenado y que debe disiparse, es prácticamente igual a la potencia nominal del rotor, advertiremos que en el frenado por inyección de corriente continua, las dimensiones de las resistencias rotóricas pueden redu cirse considerablemente, lo que significa una importante ventaja en este procedimiento de frenado.

Generalmente, el valor de la intensidad de corriente continua inyectada al estator, está determinada por las condiciones más desfavorables, es decir, motor caliente y tensión de la red a su más bajo valor.  Por lo tanto, resulta una sobreintensidad cuando el motor está frío y la red sometida a sobretensión.

Cuando se trata de mando manual, es aconsejable prever un dispositivo temporizador, que corte el frenado después de un tiempo predeterminado. En efecto, si el dispositivo de maniobra se dejara indefinidamente en posición de frenado, el motor y su fuente de corriente sufrirían un calentamiento excesivo, que podría conducir a su destrucción; ninguna circunstancia revelaría este peligro, ya que la máquina permanecería en reposo.

 

FRENADO POR AUTOEXCITACIÓN DE CORRIENTE CONTINUA

En el frenado por inyección de corriente continua el estator actúa como excitatriz y el rotor como alternador. Parece convenient e utilizar esta tensión rotórica alterna y rectificarla para alimentar al estator, realizando de esta forma un frenado por autoexcitación.

Siguiendo este procedimiento de frenado se ha diseñado el esquema de la Fig. 5.17, que corresponde a un equipo de elevación con frenado durante el descenso y que permite una velocidad reducida y estable. El rectificador debe soportar permanentemente una intensidad de corriente rotórica próxima a la corriente nominal del motor, con importantes puntas de corriente y de tensión en los momentos de cambio de acoplamiento.

En ascenso o en descenso lanzado se cierra el contactor c2 y el motor arranca en el momento de la puesta bajo tensión de c1 (ascenso) o de c11 (descenso); las resistencias rotóricas se cortocircuitan progresivamente por medio de los contactores c21 a c24.

En descenso frenado, los contactores c1  y c11 están en reposo; el motor está desconectado de la red, el contactor c2 está abierto y las resistencias de arranque están desconectadas del circuito. Los co ntactores c3 y c31 unen el rotor con el estator, a través del equipo rectificador, permitiendo de esta forma  un autocebado del sistema de frenado. Para facilitar y acelerar el cebado un pequeño transformador TR suministra una corriente de aportación. Una resistencia R1 limita la corriente y protege el transformador en caso de fluctuaciones de la tensión rotórica.

Las resistencias shuntadas por c32, c33 y  c34 permiten regular la velocidad deseada durante el frenado. Si el motor funciona a par constante, las intensidades de corriente estatórica y rotórica son también constantes. A un aumento de la resistencia de frenado corresponde una elevación de la tensión rotórica y la velocidad de régimen.

Las ventajas de este procedimiento son importantes. En primer lugar se puede obtener una velocidad de frenado lenta, de valor inferior a la décima parte de la velocidad nominal e independiente del par de arrastre. Las velocidades intermedias tienen también una estabilidad muy aceptable. Para pequeños pares de arrastre, el motor arranca sin lanzamiento previo, además, el par desarrollado al principio del frenado del motor lanzado es muy importante, porque la tensión rotórica es muy elevada. Esta precaución está automáticamente asegurada por el presente equipo de forma independiente de la maniobra del operario.

Esquema explicativo de un equipo para el frenado por autoexcitación de corriente

continua, de un motor trifásico asíncrono, con rotor bobinado

 

Finalmente, las corrientes en el estator y en el rotor no son elevadas y se ajustan al valor del par de arrastre que se pretende equilibrar. Para utilizar el frenado por autoexcitación en un motor con rotor bobinado, es necesario que las corrientes nominales esta tóricas y rotóricas sean comparables. A veces resulta ventajoso invertir el funciona miento, es decir, rectificar la corriente estatórica si esta es elevada e inyectarla al rotor. Los resultados obtenidos son totalmente comparables.

 

 

 

FRENADO DE MOTORES TRIFÁSICOS ASÍNCRONOS CON ROTOR BOBINADO

Lo mismo que sucede con los motores de  rotor en cortocircuito, en muchas aplicaciones de los motores de rotor bobinado, resulta necesario disponer de un dispositivo que permita frenar el motor en un momento determinado.

Los procedimientos de frenado más empleados en este tipo de motores son:

•  Frenado por electrofreno.

•  Frenado hipersíncrono.

•  Frenado a contracorriente.

•  Frenado por inyección de corriente continua.

•  Frenado por autoexcitación de corriente continua.

•  Frenado por alimentación desequilibrada.

En la Fig. se observa las partes del  rotor y estator del motor de rotor bobinado.

 

 

FRENADO POR ELECTROFRENO

En este caso es valido todo lo mencionado  sobre el tema en los motores de rotor en cortocircuito.

FRENADO HIPERSÍNCRONO

Cuando un motor asíncrono funciona a una velocidad mayor que la sincrónica (funcionamiento hipersíncrono), el motor funciona como generador asíncrono, oponiendo un par de frenado. Esto sucede, por ejemplo, en el movimiento de descenso de una carga en que, además de la velocidad propia del motor de accionamiento, interviene la aceleració n de la gravedad: como consecuencia, la carga puede llegar a alcanzar una velocidad superior a la de sincronismo. También sucede esta circunstancia cuando, durante una regulación de velocidad, se pretende pasar de una velocidad elevada, a otra velocidad mucho menor. En estos casos, se regula el frenado mediante las  resistencias rotóricas. Este procedimiento de frenado es muy utilizado en las máquinas de elevación; por el contrario, su empleo es poco frecuente en el accionamiento de las máquinas herramientas.


FRENADO A CONTRACORRIENTE

 

Al igual que el motor de rotor en cortocircuito, este procedimiento de frenado consiste en invertir la alimentación de dos fases del devanado del estator, cuando el motor está ya lanzado. El par de frenado puede ajustarse modificando el valor de las resistencias rotóricas: en el momento de frenado, basta con descortocircutar una parte o la totalidad de las resistencias rotóricas, para limitar la intensidad de corriente. En la mayoría de los casos, se elige un par de frenado comparable al par de arranque. De ninguna forma, debe acoplarse a contracorriente un motor cuyos anillos están en cortocircuito, porque la intensidad de corriente en el rotor resultaría demasiado elevada y podría averiar seriamente los anillos y las escobillas. Es decir que, en el momento de la inversión de  las conexiones del estator, es necesario intercalar en el rotor una resistencia elevada que se va disminuyendo a medida que lo hace la velocidad.

Al principio del proceso de frenado, el deslizamiento se hace sensiblemente igual a 2 y la tensión rotórica es casi el doble de la medida cuando el motor está parado. Esta circunstancia obliga a tomar precauciones  especiales para el aislamiento de la aparamenta y de los bancos de resistencias rotóricas.

En las Figuras  se representa el esquema explicativo de un equipo para el frenado a contracorriente, suponiendo un solo sentido de giro del motor. Como puede apreciarse, el circuito de potencia es semejante al de un motor para dos sentidos de giro y arranque por resist encias rotóricas, con el cortocircuito automático de éstas.

 

En el circuito de mando, basta con añadir  los contactores para cortocircuitar las resistencias rotóricas, a medida que transcurre el proceso de frenado.

 

En las Figuras se representa el esquema explicativo de un equipo para el frenado a contracorriente, suponiendo dos sentidos de giro para el motor. Nótese que el circuito de potencia es semejant e al de la Fig. 5.13 (un solo sentido de giro); lo que sucede es que, en esta ocasión, cada uno de los contactores del inversor actúa como contactor de frenado, cuando el otro contactor del inversor actúa en marcha normal. Por ejemplo, cuando el motor gira a izquierdas, se obtiene la parada mediante la acción del frenado, por accionamiento del pulsador de marcha a derechas.

 

 

 

 

 

 

 

FRENO INCORPORADO EN EL MOTOR

En este tipo especial de motores, el rotor que es de cortocircuito, es ligeramente troncocónico y está desplazado un poco con respecto al núcleo del estator, por medio de un resorte. En el extremo del eje, contrario al de acoplamiento, se coloca un plato, también de forma ligeramente troncocónico, que al ser desplazado por el resorte del rotor presiona contra una banda de frenado que lleva interiormente la carcasa del rotor.

Cuando el motor no está conectado a la línea de alimentación siempre está frenado, debido al empuje del resorte que presiona el plato contra la banda de frenado; por el contrario, al energizar el motor, los campos magnéticos del estator y el rotor obligan a este último a centrarse con el primero, dando lugar a un pequeño desplazamiento del rotor que girará libremente, como consecuencia de la liberación del freno.

 

 

Este tipo de motores, aunque más caro que los de construcción normal, se suele emplear en máquinas herramientas, elevadores y cualquier otra máquina de pequeña potencia que requiera un frenado rápido.

 

 

 

FRENADO POR CONTRACORRIENTE

El sentido de giro del rotor de un motor trifásico asíncrono, se determina por el sentido del campo magnético giratorio. Cuando el motor está funcionando en un sentido de giro determinado a velocidad de  régimen, si se invierten las conexion ese dos de los conductores de fase del estator, el sentido de campo giratorio es opuesto al sentido de giro del rotor y el deslizamiento resulta superior a la unidad.Esta circunstancia provoca un enérgico par de frenado, ya que el campo giratorio tiende a arrastrar al rotor en sentido contrario al de su marcha.

Como el frenado a contracorriente se opone a la inercia de la carga, este sistema puede emplearse eficazmente para conseguir rápidas deceleraciones de motores que arrastran cargas de inercia como por ejemplo en máquinas herramientas. En cambio, este sistema de frenado no puede utilizarse en máquinas elevadoras (grúas, montacargas, ascensores, etc.).

En el frenado a contracorriente, la intensidad de corriente es muy elevada y la energía que la carga suministra al motor no se comunica a la línea sino que constituye una pérdida que debe disipar el propio motor por lo que en los motores en que deba aplicarse este sistema de frenado deberán tenerse en cuenta estas circunstancias, sobre todo, desde el punto de vista de la eliminación de la energía térmica producida.

En la siguiente figura se representa el esquema de un sistema de frenado, constituido por un circuito de fuerza y un circuitos de mando. La resistencia en el circuito de fuerza sirve para limitar la intensidad de la corriente de frenado.

Observe que el temporizador determina el tiempo en que se invierten las fases en el estator del motor.

 

FRENADO POR INYECCIÓN DE CORRIENTE CONTINUA

Este sistema de frenado consiste en desconectar el motor de la línea de alimentación y conectar inmediatamente dos bornes del estator a una fuente de corriente continua; en estas condiciones, el rotor gira con relación a un campo magnético fijo y su deslizamiento crea un par de frenado. Una vez que el rotor del motor está frenado, se deja de suministrar la tensión continua al estator.

La tensión continua de alimentación ha de ser siempre de valor bajo y se determina únicamente con la resistencia de los devanados estatóricos. Generalmente, la fuente de alimentación es la propia línea de corriente alterna, a través de un transformador reductor y de un equipo rectificador de baja tensión.

El sistema de frenado resulta muy eficaz, ya que es de acción suave y rápida al mismo tiempo. Sobre el sistema de frenado por corriente continua tiene la ventaja de que no se debe tomar la precaución de impedir la inversión de marcha de la máquina accionada. Su principal inconveniente es que se precisa un mayor gasto en los componentes que constituyen el equipo.

El valor de la corriente de frenado está generalmente comprendido entre 1,3 y 1,8 veces la corriente nominal del motor.

En la siguiente figura se representa el esquema eléctrico de frenado por inyección de corriente continua.

 

 

Todas las operaciones de arranque y frenado se realizan por medio de contactores y para evitar calentamiento excesivo, se debe instalar un interruptor de velocidad F4 que desconecte la alimentación de corriente continua una vez que el motor se ha parado.

 

 

 

 

 

GLOSARIO

 

Aparato Conjunto organizado de piezas que cumple una función

determinada dentro de un circuito eléctrico.

Aparato de mando Aparatos operados en forma manual que, incluidos en los

circuitos auxiliares, permiten comandar los aparatos de

maniobra dispuestos en el circuito principal.

Arrancador Combinación de todos los aparatos requeridos para el

arranque y la parada de un motor eléctrico en relación con

una protección contra sobrecarga apropiada.

Corriente Asignada Corriente para la cual son diseñados los aparatos de

maniobra.

Dispositivo de Dispositivo que hace que la operación de un aparato de

enclavamiento maniobras depende de la posición o el efecto de uno o más

componentes de una instalación.

Tiempo de arranque Tiempo que se extiende desde la conexión hasta que el motor

alcanza la velocidad de régimen.

Autotransformador de Se utiliza para implementar un arranque suave de motor con

arranque jaula de ardilla. El autotransformador con una relación

adecuada reduce la tensión en bornes del motor durante el

arranque.

Contacto Estado en el que dos partes conductoras destinadas a esta

función, se unen con determinada fuerza y permiten el paso

de una corriente eléctrica.

Contacto auxiliar Contacto dispuesto en un circuito auxiliar. Según su función

de operación puede ser Normalmente Cerrado (NC),

Normalmente Abierto (NA), Inversor (I) o de paso.

Relé temporizador Aparato de maniobra con retardo de tiempo electrónico o

electromecánico que, una vez que transcurrió un tiempo

ajustado, cierra y/o abre sus contactos.

Tensión de servicio Tensión o voltaje verificado “in situ” entre los conductores

que alimentan un aparato o instalación eléctrica.

 

 

 

 

SISTEMAS DE FRENADO

 

INTRODUCCIÓN

Si un motor eléctrico se desconecta de la línea de alimentación, debido a la inercia, éste tarda algún tiempo en detenerse e, incluso,  puede acelerarse o empezar a girar en sentido contrario después de parado, debido al peso  de la carga, como en los casos de grúas puente, montacargas, ascensores, etc.

Cuando por necesidad del sistema o máquina acoplada a un motor se desea que ésta pare inmediatamente después de desconectar el motor de la línea de alimentación, o bien que se pueda disminuir su velocidad, se recurre a algún tipo o sistema de frenado que haga esto posible.

curspo control motores

FRENADO DE MOTORES TRIFÁSICOS ASÍNCRONOS CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO

En numerosas aplicaciones de los motores trifásicos asíncronos de rotor en cortocircuito, es necesario disponer de un sistema seguro que permita frenar el motor en un momento determinado; es decir, es necesario disponer de un par de frenado. Esto sucede, por ejemplo, en máquinas herramientas donde la precisión del trabajo o la seguridad del personal exigen un rápido bloqueo de la máquina accionada y también durante la operación de ascensores.

Los procedimientos más empleados para frenar  los motores trifásicos asíncronos son los siguientes:

ƒ  - Frenado por electrofreno.

ƒ  - Frenado a contracorriente.

ƒ  - Frenado por inyección de corriente continua.

 

 


FRENADO POR ELECTROFRENO

Para el frenado de los motores trifásicos asíncronos, se utilizan tres tipos de frenado por electrofreno que se basan en un sistema de plato móvil solidario al eje del motor, y de unas zapatas o bandas de frenado que actúan sobre él:

ƒ  - Freno por electroimán.

ƒ   -Freno electrohidráulico.

ƒ   -Freno incorporado en el motor.

En los dos primeros casos de los frenados indicados, el plato esta fijo al eje del motor y las zapatas son accionadas, bien sea por un electroimán o un accionamiento electrohidráulico; mientras que en el caso  de freno incorporado en el motor, es el plato el que se desliza y presiona contra la banda de frenado al desconectar el motor de la línea de alimentación.

 

 

FRENO POR ELECTROIMÁN

Este tipo de freno, consiste en un electroimán que puede ser monofásico o trifásico, que se conecta de forma que cuando el motor esté girando, el electroimán está excitado y mantiene abiertas las zapatas de frenado, permitiendo que el eje del motor gire  libremente. Cuando se desconecta el motor de la línea de alimentación, el electroimán también se desexcita y las zapatas, por mediación de uno s resortes antagonistas presionan sobre el plato, que está fijo al eje del motor, parándose éste instantáneamente.

Este tipo de frenado es muy rápido y eficaz; se puede emplear para máquinas de pequeña y mediana potencia, ya que en máquinas de gran
potencia, el volumen y el consumo que ha de tener el electroimán lo hace inviable.

FRENO ELECTROHIDRÁULICO

Este sistema de frenado se diferencia del anterior, en que las zapatas son accionadas por un elemento complejo formado por un motor
asíncrono, una bomba de rodete y un cilindro hidráulico.
Al energizar el motor principal, también se energiza el motor del sistema de frenado quien hace girar el rodete de la bomba y ésta manda aceite
al cilindro, que eleva su pistón y vástago. Al elevarse el vástago del cilindro, mueve una palanca que acciona las zapatas de frenado, de tal
forma que libera el plato del freno y el motor principal pueda girar libremente.
Cuando se corta la energía al motor principal también se desconecta el motor del freno, descendiendo el pistón y vástago del cilindro ayudado
por un resorte antagonista, con lo cual las zapatas presionan el plato del freno y el rotor del motor principal queda frenado instantáneamente. Al
bajar el pistón del cilindro, el aceite regresa al depósito, bien sea directamente o a través de una válvula de retorno.
La ventaja más significativas de este tipo de frenado con respecto al de electroimán, son su trabajo suave y silencioso, así como su seguridad de
servicio y bajo consumo, por lo que puede ser empleado en todo tipo de motores, principalmente en los de mediana y gran potencia.

FRENO INCORPORADO EN EL MOTOR
En este tipo especial de motores, el rotor que es de cortocircuito, es ligeramente troncocónico y está desplazado un poco con respecto al
núcleo del estator, por medio de un resorte. En el extremo del eje, contrario al de acoplamiento, se coloca un plato, también de forma
ligeramente troncocónico, que al ser desplazado por el resorte del rotor presiona contra una banda de frenado que lleva interiormente la carcasa
del rotor.
Cuando el motor no está conectado a la línea de alimentación siempre está frenado, debido al empuje del resorte que presiona el plato contra
la banda de frenado; por el contrario, al energizar el motor, los campos magnéticos del estator y el rotor obligan a este último a centrarse con el
primero, dando lugar a un pequeño desplazamiento del rotor que girará libremente, como consecuencia de la liberación del freno.
Este tipo de motores, aunque más caro que los de construcción normal, se suele emplear en máquinas herramientas, elevadores y cualquier otra
máquina de pequeña potencia que requiera un frenado rápido.

 

 

 

 

 

 

 

 

ARRANCADOR PARA MOTOR DE ANILLOS ROZANTES

 

ARRANQUE ROTÓRICO CON RESISTENCIAS

Este tipo de arranque consiste en instalar  resistencias en el circuito del rotor del motor.

A diferencia de los arrancadores estatóricos, el torque de arranque es proporcional a la corriente tomada de la red. El número de escalones o pasos del arrancador está determinado por la corriente de arranque transitoria máxima admisible y por las características del motor.

 

 

 

Funcionamiento

-   El pulsador S1Q acciona el contactor K1M y el motor empieza a funcionar con todos los grupos de resistencias conect adas con el rotor. El contactor K1M cierra el contacto de retro alimentación 13-14 y éste conecta el relé temporizado K1T.

-   Transcurrido el tiempo, K1T/17-18 conduce la tensión a K11A. El contactor escalonado K11A desconecta el escalón de arranque R1A y a través de K11M/13-14 lanza el temporizador K2T.

-   La secuencia anterior se repite K12A, K2T, K13A y K3T.

-   El contactor de escalón final se enclava a través de K13A/13-14, desconectando a través de K13A los  contactores escalonados K11A y K12A, además de los temporizadores K1T, K2T y K3T. El contactor de escalón final K13A cortocircuita los anillos rozantes del rotor; el motor gira con velocidad asignada.

-   Al igual que en la mayoría de los casos anteriores, la desconexión se efectúa mediante el accionamiento del pulsador de parada S0Q o por la acción de el dispositivo de protección F2F.

 

 

Aparato de mando

S0Q Parada : 01 1NC (Un contacto normalmente cerrado)

S1Q Marcha : 10 1NA (Un contacto normalmente abierto)

K1M  : 11 (1NA + 1NC)

K11A : 22 (2NA + 2NC)

K12A : 22 (2NA + 2NC)

K13A : 22 (2NA + 2NC)

K1T  : 11 (1NA + 1NC)

K2T  : 11 (1NA + 1NC)

K3T  : 11 (1NA + 1NC)

F2F  : 01 (1NC)

F3F  : I según la potencia de la bobina K1M + K13A +K3T

 

 

Aplicaciones

Máquinas de arranque en carga, de arranque progresivo.

Grúas.

Puentes grúa.

Ascensores.

Montacargas.

Maquinaria para imprimir papel.

Compresores de pistón.

Bombas volumétricas.

Cizallas.

Maquinas trituradoras, etc.

 

 

 

 

 

 

ARRANQUE ESTATÓRICO CON AUTOTRANSFORMADOR

Este tipo de arranque se usa cuando se desea reducir la corriente transitoria de arranque y de régimen procedente de la red a niveles más bajos que el arranque con resistencias estatóricas pero con el mismo par de arranque.

Al motor se le alimenta a través de un autotransformador, con una tensión reducida de aproximadamente 70% de la tensión asignada de empleo. De este modo la corriente se reduce a la mitad de la intensidad de arranque transitoria en la conexión directa.

 


Funcionamiento
Las figuras nos muestran los circuitos para este arranque. A continuación describimos su modo de operación:
-   Al accionar el pulsador S1Q se conectan el temporizador K4T y la bobina del contactor K1A, que nos conecta el prim ario del autotransformador a la red y el secundario, a través del contactor K3A, lo conecta al motor, con lo que este arranca a tensión reducida.
-   Transcurrido el tiempo de temporización de K4T, este desconecta K1A y conecta K2M. Además K2M desconecta  K3A y el motor funciona en régimen normal de plena marcha.
Sólo será posible un nuevo arranque si se acciona el pulsador S1Q o disparan los dispositivos de protección F2F.
Aplicaciones
Máquinas de fuerte potencia o de fuerte inercia en los casos donde la reducció de la punta de intensidad es un criterio importante.

ARRANCADORES A TENSIÓN REDUCIDA

ARRANQUE ESTRELLA-TRIANGULO

Este arranque sólo puede ser aplicado a los motores donde los dos extremos de los tres devanados del estator tengan salidas sobre la placa de bornes y donde el acoplamiento en triángulo corresponda a la tensión de la red (ejemplo: para red 380V, es preciso un motor 380V∆ /660V Υ).

Este procedimiento consiste en arrancar el motor conectando sus devanados en estrella. Estos se encuentran alimentados con una tensión igual a la tensión de la red dividida por  3  o sea un 58% de la tensión nominal.

El par se reduce con relación al cuadrado de la tensión de alimentación y es igual a un tercio del par proporcionado por un motor de arranque directo. La corriente en la línea se reduce en la misma proporción.

En el segundo tiempo, se suprime el acoplamiento en estrella y se acoplan los devanados en triángulo. Cada devanado está alimentado con la tensión de la red; el motor recupera sus características naturales.

El par motor es pequeño durante todo el acoplamiento “estrella” y la velocidad estabilizada al final de este tiempo, puede ser muy baja si el par resistente es elevado.

Aparecen entonces puntas importantes de corriente y de par al pasar de estrella a triángulo. A partir de cierta potencia es  aconsejable, bien renunciar al acoplamiento estrella triángulo o bien utilizar una variante que permita limitar los fenómenos transitorios.

La In es la que nos da el fabricante para la tensión más baja de la placa de características. Por ej., motor 10 HP, 220/380V, intensidad a 220V: 25,7 A ,intensidad a 380V: 14,9 A. Debemos consider ar para el dimensionado el valor de la In = 25,7 A, ya que es en la conexión triángulo cuando este motor desarrolla su potencia nominal.

Funcionamiento

-   El pulsador S1A acciona el temporizador K4T y el contactor estrella K2M.

-   K2M se excita y aplica tensión al contactor de red K1M a través de su contacto auxiliar K2M/13-14.

-   K1M se enclava a través de sus contactos auxiliares K1M/13-14 y 43-44.

-   K1M conecta al motor M1 en estrella.

-   Después de transcurrido el tiempo ajus tado en K4T, se abre el circuito de K2M.

-   A los 50 ms se cierra el circuito K3M. El contactor K2M se desexcita.

-   K3M se excita y conecta al motor M1 a la tensión plena de la red.

-   Simultáneamente, el contacto NC K3M/21-22 secciona el circuito K2M, evitando la reconexión en estrella.

-   Solamente será posible un nuevo arranque si se ha producido la desconexión: con el pulsador S0A o por sobrecarga, a través del contacto NC

del relé térmico F2F/95-96.

Aplicaciones

Máquinas arrancando en vacío.

Ventiladores y bombas centrífugas de pequeña potencia.

ARRANQUE ESTATÓRICO CON RESISTENCIAS

El objetivo de intercalar resistencias de uno o varios escalones es reducir la corriente transitoria y el torque durante el arranque.

En el caso de arrancadores con un escalón, la corriente transitoria puede ser hasta tres veces la intensidad asignada del motor. En los arrancadores de varios escalones, las resistencias pueden diseñarse para obtener corrientes transitorias que sean solo de 1,5 a 2 veces la corriente asignada; sin embargo el torque será bastante reducido.

Veamos la figura siguiente que grafica lo explicado anteriormente:

Funcionamiento

-   El pulsador S1Q acciona al contactor K1M y al temporizador K3T.

-   El motor se encuentra conectado a la red con resistencia: R1A.

-   De acuerdo al ajuste de tiempo, el contacto NA K3T/17-18 excita la bobina del contactor K2A.

-   K2A puentea el escalón de arranque R1A y el motor gira con la velocidad asignada.

-   La parada se efectúa mediante el pulsador S0Q, y en caso de sobrecarga con el contacto NC/95-96 del relé térmico F2F.

Aplicaciones

Máquinas de fuerte inercia:

Compresores de refrigeración.

Maquinaria para la madera.

Máquinas tensoras.

Ascensores.

Escaleras automáticas, etc.

 

Página 6 de 39