ING. CONTROL ELECTRICO

Instituto Tecnológico de Acapulco

Ingeniería Electromecánica

Departamento de metalmecánica

Control Eléctrico

Integrantes del Equipo

CLAUDIO ALEMAN CASTRO                       10320065

IRVING CRUZ SALAS                                     10320075

MARCO ANTONIO BAHENA GONZALEZ   10320069

RODRIGO BLAS BERNAL                              10320071

JOAQUIN AVELINO PINO                            10320060

JOSE ANTONIO HUERTA CRUZ                  10320083

LUIS MARIO SALAZAR MESINAS               10320092

Unidad 1 Fundamentos de controles electricos

1.1 Contactores y arrancadores

1.2 Relevadores electromecanicos

1.3 Temporizadores

1.4 Solenoides

1.5 Diagramas de alambrado y de control

1.6 Proteccion contra sobrecarga de motores

1.7 Proteccion contra corto circuito y falla a tierra de motores

1.1 Contactores y arrancadores

Contactores a plena tensión Los contactores magnéticos clase 8502 tipo S se usan para conmutar las cargas de calefacción, capacitores, transformadores y motores eléctricos donde la protección contra sobrecargas se proporciona por separado. Los contactores clase 8502 están disponibles en tamaños NEMA 00 a 7. Los contactores tipo S han sido diseñados  para funcionar en tensiones de hasta 600 Va, 50 a 60 Hz.  Arrancadores a plena tensión Los arrancadores magnéticos clase 8536 tipo S se usan para arrancar y parar a   protegido contra  sobrecargas a través de relevadores de sobrecarga de estado sólido.

Los  arrancadores tipo S están disponibles en tamaños NEMA 00 a 7 y han sido  diseñados para funcionar en tensiones de hasta 600 Va, 50 a 60 Hz.  Contactores reversibles a plena tensión Los contactores magnéticos reversibles clase 8702 tipo S se usan para arrancar,  parar e invertir la marcha de motores de a (c.a.) donde la protección contra  sobrecargas se proporciona por separado. Los contactores reversibles clase 8702  constan de dos contactores clase 8502 mecánica y eléctricamente enclavados.

Los  dispositivos tipo abierto, tamaños 0 a 5, se encuentran disponibles en arreglos  horizontales o verticales. Los dispositivos tamaños 00, 6 y 7 se encuentran isponibles en arreglos horizontales solamente. Los dispositivos en gabinete,  tamaños 00 a 7, emplean componentes en arreglos horizontales. Los contactores  reversibles tipo S han sido diseñados para funcionar en tensiones de hasta 600 Va,  50 a 60 Hz.

Arrancadores reversibles a plena tensión Los arrancadores magnéticos reversibles clase 8736 tipo S se usan para arrancar y  parar e invertir la marcha de a plena tension de motores de a (c.a.) en caja de  ardilla. Los arrancadores clase 8736 constan de un contactor clase 8502 y un  arrancador clase 8536 mecánica y eléctricamente enclavados. Los dispositivos tipo  abierto, tamaños 0 a 5, se encuentran disponibles en arreglos horizontales o  verticales. Los dispositivos tamaños 00, 6 y 7 se encuentran disponibles en arreglos  horizontales solamente. Los dispositivos en gabinete usan componentes en  arreglos horizontales. Los arrancadores tipo S han sido diseñados para funcionar  en tensiones de hasta 600 Va, 50 a 60 Hz.

Características Ambientales

Clase 8502, 8536, 8702, 8736

Tamaño 00 0 1 2 3 4 5 6 7

Tensión nominal de aislamiento

 Conforme con las normas de UL, CSA V 600

Tensión nominal de aguante a impulsos kV 5 10 18

Conforme con las normas NEMA ICS-1, ICS-2, UL 508

Certificaciones del producto

Contactores y arrancadores

magnéticos tipo S

UL Sí

CSA Sí

e Sí No

Temperatura ambiente

alrededor del dispositivo

Almacenamiento °C 0…40

Funcionamiento °C 0…40

Altitud máxima de funcionamiento Sin reducción de la  capacidad nominal

m 1300

Posición de funcionamiento (1) Sin reducción de la  capacidad nominal

± 90° Vertical

(1) ± 90° posibles en relación con el plano normal de montaje vertical.

Tipo SCO 2 Contactor de 3 polos

tamaño 1

5310

Un arrancador es un dispositivo que sirve para gobernar laque es suminist PO TENCIA ELECTRICArada a un motor al cual está conectado. Cuenta con un relé de sobrecarga, pueden ser manuales o automáticos, su función es acelerar y poner en marcha un motor aunque algunos incluyen características de mando tales como memoria, frenado,CONTROL DE VELOCIDAD e inversión de giro

El contactor es un dispositivo únicamente diseñado para interrumpir o establecer el paso de corriente. Este dispositivo no ofrece la alta gama de características del anterior mencionado

[1] I.L. Kosow. Control de MAQUINAS ELECTRICAS . Editorial reverté s.a. Arrancadores manuales de cc. y ca. Pág. 45. Consultado el 28 de Agosto de 2012. COMUNIDAD Wikipedia. Contactor. Internet [En línea]. Consultado el 28 de Agosto de 2012.

Un arrancador se compone de un contactor y un relevador, y pues sirve como protección para el motor, y el contactor es otro tipo de protección pero este es mas sencillo ya que la bobina tiene que ser excitada con la energía suficiente para que se sierren los contactos.

Un arrancador se compone de un contactor y un relevador, y pues sirve como protección para el motor, y el contactor es otro tipo de protección pero este es mas sencillo ya que la bobina tiene que ser excitada con la energía suficiente para que se sierren los contactos.

La diferencia es que el arrancador esta integrado por un contactor y un relevador de sobrecarga , el contactor solo abre o cierra circuitos y el arrancador es usado como protección para los motores.

1.2 Relevadores electromecanicos

El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.

Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea.

Un revelador es un dispositivo mediante el cual se puede controlar una potencia mucho mayor con un consumo de potencia muy reducido, funciona como una variación en un circuito eléctrico, para poner en operación otros aparatos en el mismo o en otro circuito.

Existe una gran cantidad y variedad de relevadores, entre los cuales se pueden mencionar: los de control, los de tiempo, los de sobre carga, etc. Todos ellos muy importantes en los circuitos de control de motores.

Las características generales de cualquier relevador son:

• El aislamiento entre las terminales de entrada y salida.
• Adaptación sencilla ala fuente de control.

• Posibilidad de soportar sobre cargas, tanto en el circuito de entrada como en el de salida.

• Las dos posiciones de trabajo en los bordes de salida de un relevador se caracteriza por:

o En estado abierto, alta impedancia.

o En estado cerrado, baja impedancia.

RELES ELECTROMECANICOS.

Están formados por una bobina y un conjunto de contactos NA y NC los cuales pueden conmutar corriente continua o bien C.A. existe diferentes tipos entre los cuales pueden citar: los de tipo armadura, de núcleo móvil, de lengüeta, polarizado, etc.

RELEVADORES DE TIPO ARMADURA:

Son los más antiguos y también los más utilizados, el esquema siguiente nos explica prácticamente su constitución y funcionamiento.

El electroimán hace bascular la armadura al ser excitada, cerrando o abriendo contactos dependiendo de su estado.

RELEVADOR DE NUCLEO MOVIL

Estos tienen un embolo en lugar de la armadura, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos, debido a su mayor fuerza atractiva se utiliza para manejar altas corrientes.

1.3 Temporizadores

Actúa por calentamiento de una lámina bimetálica. El tiempo viene determinado por el curvado de la lámina.

Consta de un transformador cuyo primario se conecta a la red, pero el secundario, que tiene pocas espiras y esta conectado en serie con la lámina bimetálica, siempre tiene que estar en cortocircuito para producir el calentamiento de dicha lámina, por lo que cuando realiza la temporización se tiene que desconectar el primario.

Los relés térmicos o dispositivos que utilizan procedimientos térmicos para la temporización, pueden incluirse en los siguientes grupos :

·         Relés de Biláminas

Una bilámina está constituida por dos láminas metálicas, acopladas en paralelo y atravesadas por la corriente eléctrica, que las calienta por el efecto Joule.

Como los coeficientes de dilatación de las dos láminas son diferentes cuando se calienta una, atrae a la otra y cuando se enfrían, vuelve a la posición inicial.

·         Relés de Barras Dilatables

Los contactos se mueven cuando la diferencia de temperatura entre dos barras dilatables idénticas alcanza el valor deseado, estando una de las barras calentada eléctricamente por la corriente de mando.

De esta forma las variaciones de temperatura ambiente actúan de la misma manera sobre la posición de las dos barras dilatables, sin tener efecto alguno sobre la posición de los contactos. Por consiguiente, solo la barra calentada eléctricamente manda los contactos. De esta forma, se obtienen temporizaciones comprendidas entre 2 segundos y 4 minutos, con una precisión de un 10 %.

Temporizador Neumático

El funcionamiento del temporizador neumático esta basado en la acción de un fuelle que se comprime al ser accionado por el electroimán del relé.

Al tender el fuelle a ocupar su posición de reposo la hace lentamente, ya que el aire ha de entrar por un pequeño orificio, que al variar de tamaño cambia el tiempo de recuperación del fuelle y por lo tanto la temporización.

Un relé con temporización neumática consta de los siguientes elementos:

·         Un temporizador neumático que comprende un filtro por donde penetra el aire comprimido y un vástago de latón en forma de cono, solidario con un tornillo de regulación para el paso de aire, que asegura la regulación progresiva de la temporización (las gamas de temporización cubren desde 0.1 segundos a 1 hora)

·         Un fuelle de goma

·         Un resorte antagonista situado en el interior de este fuelle

·         Una bobina electromagnética para corriente continua o corriente alterna, según los casos.

·         Un juego de contactos de ruptura brusca y solidarios al temporizador neumático por medio de un juego de levas y palancas.

Temporizador de Motor Síncrono

Temporizador que actúa por medio de un mecanismo de relojería accionado por un pequeño motor, con embrague electromagnético. Al cabo de cierto tiempo de funcionamiento entra en acción el embrague y se produce la apertura o cierre del circuito.

Temporizadores Electrónico

El principio básico de este tipo de temporización, es la carga o descarga de un condensador mediante una resistencia. Por lo general se emplean condensadores electrolíticos, siempre que su resistencia de aislamiento sea mayor que la resistencia de descarga: en caso contrario el condensador se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento.

En este caso, se trata de relés cuya bobina esta alimentada exclusivamente por corriente continua.

La temporización electrónica está muy extendida. Se utiliza con relés electromagnéticos cuya bobina está prevista para ser alimentada con corriente continua. Para obtener una buena temporización, la tensión continua debe estabilizarse por ejemplo con ayuda de un diodo Zener.

El principio básico de este tipo de temporización es la carga o descarga de un condensador " C " mediante una resistencia " R ". por lo general se emplean condensadores electrolíticos de buena calidad, siempre que su resistencia de aislamiento sea bastante mayor que la resistencia de descarga R : en caso contrario, el condensador C se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento.

Temporizador Magnético               

Se obtiene ensartando en el núcleo magnético del relé, un tubo de cobre. Este tubo puede tener el espesor de algunos milímetros y rodear al núcleo en toda su longitud, constituyendo una camisa o bien puede ser de un diámetro igual a la base del carrete de la bobina y una longitud limitada, y en este caso se llama manguito ; el manguito puede ser fijado delante, en la parte de la armadura, o en la parte opuesta.

1.4 Solenoides

Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear una zona de campo  magnético uniforme. Un ejemplo teórico es el de una bobina de hilo conductor aislado y  enrollado helicoidalmente, de longitud infinita. En ese caso ideal el campo magnético sería uniforme en su interior y, como consecuencia, fuera sería nulo.

En la práctica, una aproximación real a un solenoide es un alambre aislado, de longitud finita, enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso  acorde a las necesidades, por el que circula una corriente eléctrica. Cuando esto  sucede, se genera un campo magnético dentro de la bobina tanto más uniforme cuanto más larga sea la bobina.

1.5 Diagramas de alambrado y de control

DIAGRAMA DE ALUMBRADO

Un diagrama de alambrado nos muestra muy claramente la localización real de todos  los componentes del dispositivo. En este diagrama, las flechas y las terminales abiertas  (que se representan con círculos abiertos), indican las conexiones hechas por el usuario. Debemos de observar que las líneas gruesas indican los circuitos de fuerza

(dependiendo de nuestra aplicación, pueden ser circuitos conectados a 110V, 220V ó  440V) y que las líneas delgadas señalan los circuitos de control (generalmente en las  aplicaciones industriales, éstas señales son de 24 Vcd). De una manera convencional,  en los equipos magnéticos de C.A. se usan cables negros para los circuitos de fuerza y  cables rojos para los circuitos de control.

DIAGRAMA DE CONTROL

Un diagrama elemental nos permite una compresión del circuito más fácil y rápido. Los  dispositivos o componentes no se muestran en su posición actual, aquí, todos los  componentes del circuito de control se presentan de la forma más directa posible entre  un par de líneas verticales que representan el control de la fuente de alimentación de  fuerza. La colocación de los elementos o componentes está diseñada para mostrar la  secuencia de operación de los dispositivos y esto nos ayuda a comprender la forma en que opera el circuito, esta forma de diagrama eléctrico también es llamado diagrama  esquemático o lineal; un ejemplo de esto, lo tenemos en la siguiente figura:

Se dice "control a dos hilos" porque en un circuito básico, únicamente se requieren 2  hilos para conectar el dispositivo piloto al arrancador (el dispositivo piloto puede ser  algún interruptor de límite, presión, etc.)  Utilicemos esta misma figura para explicar el funcionamiento de lo que conocemos  como disparo por bajo voltaje. Este control a 2 hilos, utiliza un dispositivo piloto con  contacto mantenido que está conectado en serie con la bobina del arrancador. Cuando  queremos que un arrancador funcione automáticamente sin la atención de un operador  utilizamos este diagrama; si ocurre una falla en los circuitos de fuerza mientras que los  contactos de I están cerrados, entonces el arrancador se abrirá, cuando se restaura el  circuito de fuerza, el arrancador cerrará automáticamente a través del contacto  mantenido del dispositivo piloto.

PROTECCIÓN DE MOTORES

 Todos los motores deben protegerse inexcusablemente, por imperativo legal, contra los  efectos perjudiciales de las sobrecargas y los cortos circuitos. Esta protección se  realizara mediante dispositivos que sean capaces de producir la desconexión del  circuito en un tiempo apropiado, cuando la intensidad supere un valor preestablecido.  Los dispositivos previstos en el reglamento, capaces de cumplir esta función son: 

Protección contra sobrecargas

 Interruptores automáticos con relé térmico

 Fusibles de características y calibre apropiados

Protección contra cortocircuitos

 Interruptores automáticos con relé magnético

 Fusibles de características y calibres apropiados

Protección contra contactos a tierra

 Dispositivos diferenciales

1.6 Proteccion contra sobrecarga de motores

RELÉ TÉRMICO

Se entiende que un circuito está afectado por una sobrecarga cuando los valores de  sus intensidades alcanzan valores elevados que las correspondientes a su valor  nominal, pero sin exceder demasiado de él (de 1.1In a 3 In), aparte, no se produce de  forma instantánea, permitiendo al circuito adaptarse a los cambios. No son por tanto  demasiados perjudiciales, siempre que su duración no permita que se alcancen  temperaturas admisibles en los aislantes de los circuitos. Es más, para una correcta  utilización de las instalaciones y maquinas es bueno que los dispositivos de seguridad permitan en cierto modo y durante un tiempo determinado, estas sobrecargas, evitándose así desconexiones indebidas que perjudicaran el normal funcionamiento del  arranque de los motores.

Esto implica que el dispositivo de protección contra sobrecarga sea inteligente, es  decir, que permita el paso de intensidades bajas durante un cierto tiempo y, en cambio,  con intensidades peligrosas actué con gran rapidez. A estos dispositivos se les  denomina de tiempo-dependiente o característica térmica inversa, ya que a mayor  temperatura (mayor intensidad) el tiempo de disparo decrece. Normalmente el  dispositivo mide el calentamiento indirectamente mediante el control de la intensidad que recorre el circuito.  Sapiens.

La elección del relé térmico pasa por dos grandes supuestos, uno es si conocemos la  imagen térmica del elemento a proteger o curva tiempo-corriente admisible, la elección  del relé se efectuara de forma que la curva del mismo siempre este por debajo de la  curva limite del elemento o conductor a proteger.  Si la imagen del elemento a proteger no es conocida se seguirá, en este caso para la  elección del relé, lo prescrito por las normas. Es importante para una correcta elección  tener presente, entre otras cosas las características de arranque de la maquina  (corriente, duración y frecuencia) la temperatura ambiente (del relé térmico y del  elemento a proteger), las condiciones externas de funcionamiento (posibles  sobrecargas temporales).

El funcionamiento del relé es sencillo; cuando una intensidad, dentro de los valores  normales, circule por la lamina bimetálica, se producirá un calor que será disipado sin  dificultad por el mismo material, mas cuando la intensidad alcance los valores mayores  permitidos, la bilámina ya no podrá disipar tanta energía calorífica y comenzara el  proceso de dilatación. Al estar las laminas unidas magnéticamente o por soldadura,  resulta imposible su elongación por separado, así el metal cuto coeficiente de dilatación  sea mayor no tendrá más alternativa que curvarse sobre el material con coeficiente de  dilatación menor, de forma que: si se fija uno de los extremos en la lamina bimetálica,  el otro extremo no tendrá coeficiente de dilatación térmica.  Si esta lamina bilámina, al llegar en su curvatura a un punto determinado, acciona  algún mecanismo, abre un contacto o actúa sobre cualquier otro dispositivo solidario  como la bobina de un contactor, puede conseguirse la desconexión del circuito por  abertura del relé térmico.

1.7 Proteccion contra corto circuito y falla a tierra de motores

PROTECCIONES CONTRA CORTO CIRCUITO.

Los cortos circuitos son defectos que producen intensidades muy elevadas (con 5 veces la In, puede considerarse un corto circuito franco), bruscas (la elevación se produce en un intervalo de tiempo muy pequeño) y destructivas, los cortocircuitos  ocurren cuando en un circuito desaparece toda parte de su impedancia manteniéndose  la tensión prácticamente constante.  Si por un error de conexión o fallo del aislamiento, las terminales de la toma corriente  entran en contacto, la resistencia disminuirá a valores muy bajos quedando la  intensidad con un valor muy alto. Este valor tan alto de la intensidad producirá de  inmediato dos efectos negativos:

 Un efecto térmico

 Un efecto electrodinámico

Con el objetivo de cumplir adecuadamente sus misiones de mando y protección, los 

interruptores de potencia suelen estar previstos de toda una serie de mecanismos y  dispositivos de desenganche o desconexión. A continuación citaremos los más  importantes:

1. Dispositivo térmicos de desenganche con retardo de la corriente: se utiliza  para la protección contra sobrecarga

2. Dispositivos de desenganche electromagnéticos de sobre intensidad: son  utilizados para la protección contra cortocircuito

3. Dispositivos de desenganche magnetotérmicos: se utiliza para protección de  sobre carga y cortocircuito

4. Dispositivos de desenganche electromagnéticos de mínima tensión: se  utiliza para cuando la tensión disminuye hasta un 50% de su valor nominal

PROTECCIÓN CONTRA FALLA A TIERRA.

Los interruptores con fallas a tierra fueron desarrollados para proveer protección contra  este tipo de falla. Básicamente, estos dispositivos consisten de un transformador  diferencial que detecta alguna corriente fluyendo a tierra y componentes de estado  sólido que amplifican esta corriente suficientemente, para activar el voltaje de  operación de una bobina de disparo.  Debido a que corrientes relativamente pequeñas a través del cuerpo pueden ser  fatales, los interruptores con falla a tierra deben operar rápidamente a un nivel  predeterminado de corriente. Y su operación la produce una corriente directamente  ligada a una bobina de disparo.

Un interruptor de circuito por falla a tierra, se instala para protegernos contra un choque  eléctrico y cumple una función muy diferente a un fusible o a un interruptor  termomagnético. También protegen contra incendios ocasionados por fallas eléctricas,  sobrecalentamiento de herramientas o electrodomésticos y daños al aislamiento de los  cables.

La función del interruptor es monitorear la cantidad de corriente que fluye de la línea al  neutro, y si existe una diferencia, como en el caso en el que la corriente fluya a tierra  pasando por una persona, el dispositivo abre el circuito, cortando el flujo de corriente.