Lab. Controles Industriales Eléctricos

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LABORATORIO DE CONTROLES INDUSTRIALES

ELÉCTRICOS

PRÁCTICA # 4

“ARRANQUE DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN TRIFÁSICO”

ARRANQUE DIRECTO

ARRANQUE POR RESISTENCIAS ESTATÓRICAS

OBJETIVOS.

1. Observar, analizar y comparar las características de arranque de un Motor de

Inducción Trifásica a tensión nominal y a tensión reducida.

2. Usar los tableros de C.A. (Panel de control Hampden y Tablero Didáctico de

Automatismo Simatic ,TDAS).

3. Programar el PLC Simatic S7-200.

EQUIPOS.

- 1 Panel de control Hampden modelo H-REM-ACDC-MC Motor Controller

- 1 Tablero Didáctico de Automatismo Simatic, PLC Simatic S7200 y

Computador.

- 1 Motor de Inducción Trifásico Jaula de Ardilla (Hampden) Type IM-100 X,

No. 3108, 220 V, 2 A, 0.5 HP, 60 Hz, 1725 RPM, Conexión ∆ paralelo.

- 1 Pinza Amperimétrica FLUKE 337

- 1 Power Quality Analizer FLUKE 43B

PROCEDIMIENTOS.

PRIMERA PARTE:

ARRANQUE DIRECTO USANDO RELÉS (lógica de relés)

1. Calcule el rango estimado de los valores de la corriente de arranque del motor a

tensión nominal conociendo los siguientes datos:

Voltaje de línea nominal= 220 V.

Inominal= 2 A. Motor Hampden.

2. Conecte en forma adecuada el devanado del Estator (delta paralelo) de la

máquina Hampden para que funcione como Motor de Inducción Jaula de Ardilla

(MIJA) 3Φ.

3. Diseñe el circuito de control para el arranque directo de un Motor de Inducción

Trifásico, ver el circuito de fuerza en la fig. 1, de acuerdo a las siguientes

especificaciones: a) Una botonera de marcha y una botonera de paro.

b) Al dar marcha arranca a tensión nominal.

c) Se puede parar el motor en cualquier momento. Pulsando paro.

d) Protección contra cortocircuito y sobrecarga.

4. Implemente el circuito de control y pruebe dicho circuito.

5. Realizar las conexiones para el circuito de fuerza según la figura 1;

6. Arranque el motor a tensión nominal y:

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a) Obtenga la curva de corriente durante el arranque y estado estable con el

Fluke 43B y determine el valor del pico inicial de la Iarranque y el tiempo de

arranque.

b) Con la pinza amperimétrica Fluke 337 mida el valor inicial de la Iarranque y

la corriente de operación en estado estable del MIJA 3Φ.

SEGUNDA PARTE:

ARRANQUE A TENSIÓN REDUCIDA POR RESISTENCIAS ESTATORICAS

UTILIZANDO TDAS-PLC (lógica estática)

1. Calcule el valor estimado de la corriente de arranque del motor a tensión

reducida, suponiendo que las resistencias que se colocan en el estator producen

un voltaje en el motor del 50% del Voltaje nominal y que la Iarranque a tensión

nominal es 5Inominal, y además se conoce que para el MIJA 3Φ:

Voltaje de línea nominal= 220 V. Inominal= 2 A Motor Hampden.

Analice también que sucede con el torque de arranque a tensión reducida

respecto al torque de arranque directo.

2. Conecte en forma adecuada el devanado del Estator (delta paralelo) del Motor

Hampden para que funcione como Motor de Inducción Jaula de Ardilla (MIJA)

3Φ.

3. Diseñe el circuito de control para el circuito de fuerza del arranque por

resistencias estatóricas del Motor de Inducción 3Φ (figura 2).

4. Identificar las entradas y salidas para el arranque por resistencias con su

respectiva dirección para el PLC:

ENTRADAS:

SALIDAS:

5. Programe el PLC S7200. del tablero didáctico de automatismo TDAS, de

manera que cumpla con las condiciones del circuito de fuerza y control para

arranque por resistencias estatóricas.

6. Cargar la programación hecha en PLC en el CPU 224XP.

7. Realice las conexiones de control en el TDAS y pruebe el circuito de control.

8. Una vez realizado el paso anterior proceda a conectar el circuito de fuerza

(figura2), ajuste las resistencias en 10 Ω o afine al valor adecuado para que

arranque con el 50 % de la tensión nominal; y

9. Arranque el motor a tensión reducida para una temporización de 0.2 segundos y:

a) Obtenga la curva de corriente durante el arranque y estado estable con el

Fluke 43B y determine el valor del primer y segundo pico de la Iarranque y el

tiempo de arranque.

b) Con la pinza amperimétrica Fluke 337 mida el valor inicial y el valor máximo

de la Iarranque y la corriente de operación en estado estable del MIJA 3Φ.

10. Repita el paso anterior para una temporización de 0.8 segundos.

11. Repita el paso 9 con las resistencias estatoricas ajustadas en 6 Ω y afinadas para

que arranque con el 80 % de la tensión nominal.

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TABLAS DE RESULTADOS PRÁCTICA # 4

ARRANQUE DIRECTO A TENSIÓN NOMINAL

FLUKE Iarr teórica (A) Iarr (A) Ioper (A) t arr (s)

337 (valor rms) Rango: / ----

43B (valor pico) Rango: /

ARRANQUE A TENSION REDUCIDA AL 50% DE LA NOMINAL

Tempo

rizador

FLUKE Iarr teó-

rica (A)

Iarr 1er

pico (A)

%

error

Iarr 2do

pico (A)

Ioper

(A)

t arr

(s)

0.2 seg 337 (valor rms) ----

43B (valor pico)

0.8 seg 337 (valor rms) ---- ---- ----

43B (valor pico) ---- ----

ARRANQUE A TENSION REDUCIDA AL 80% DE LA NOMINAL

Tempo

rizador

FLUKE Iarr teó-

rica (A)

Iarr 1er

pico (A)

%

error

Iarr 2do

pico (A)

Ioper

(A)

t arr

(s)

0.2 seg 337 (valor rms) ----

43B (valor pico)

PREGUNTAS.

1) ¿Qué porcentaje de sobrecarga sobre el valor de la corriente nominal fija usted

en el relé térmico de protección contra sobrecarga?

2) ¿Cuántas veces resulta ser experimentalmente las Iarranque a tensión nominal y

a tensión reducida en relación a la Inominal?

3) ¿Por qué este valor de la corriente de arranque no hace que dispare el

BREAKER (o no se funde el fusible) y no actúa el relé térmico de sobrecarga?

4) ¿Por qué se arrancan los motores de inducción a tensión reducida?

5) ¿Qué sucede si de funcionamiento a tensión reducida, pasamos a tensión

nominal:

a) Después de un tiempo adecuado de aceleración (tiempo suficientemente

largo).

b) Antes de que termine el periodo de aceleración o arranque (tiempo muy

corto)?

Justifique sus respuestas usando formulas, ecuaciones, diagramas.

6) ¿Cómo afecta al par de arranque la tensión reducida? Justifique con formulas.

7) ¿De qué depende el tiempo de arranque de un motor de inducción?

8) Indique las entradas y salidas con su respectiva dirección que utiliza en el PLC

para el arranque por resistencias.

9) Realizar la programación del arranque por resistencias estatóricas mediante PLC

con las especificaciones dadas en el procedimiento.

10) Dibuje el diagrama del cableado físico de fuerza y control del arranque

implementado con resistencias estatóricas sobre el tablero TDAS y el panel

Hampden ver el anexo.

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DIAGRAMAS ESQUEMATICOS

“ARRANQUE DIRECTO DEL MOTOR DE INDUCCION”

Figura 1

“ARRANQUE A TENSION REDUCIDA POR RESISTENCIAS ESTATORICAS

DE UN MOTOR DE INDUCCION”

Figura 2

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ANEXO PANEL HAMPDEN PARA DIAGRAMA DE CABLEADO FÍSICO.

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ANEXO TABL. DID .AUT. SIM. PARA DIAGRAMA DE CABLEADO FISICO