ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALESDE SAN SEBASTIAN

UNIVERSIDAD DE NAVARRA

PRACTICA 3 de LABORATORIO

PROTECCIONES Y AUTOMATISMOSEN

INSTALACIONES ELECTRICAS

San Sebastin, Enero del 2000

Sistemas Elctrico 1999-2000. Control y proteccin de instalaciones elctricas

1 OBJETIVO DE LA PRACTICA

Los Sistemas de Proteccin juegan un papel muy importante dentro de las instalacioneselctricas en general. Estos son los encargados de prevenir en lo posible de accidentes que puedanafectar tanto a los elementos que forman la instalacin ( transformadores, motores, otras cargaselctricas, etc ) como a las personas que puedan entrar en contacto con ella.

Por otra parte, tambin es frecuente encontrarse en las instalaciones elctricas automatismos.Son circuitos elctricos ms o menos complejos, constituidos fundamentalmente por rels y contactosauxiliares asociados, que realizan una funcin de manera automtica ( p. ej. la temporizacin de la luzde la escalera, el arranque estrella-tringulo de un motor, ... ). Para ello cuentan con el circuito depotencia que es el que realiza la funcin deseada y, por otra parte, con el circuito de mando que es elque se encarga de llevar a cabo dicha funcin.

El objetivo de esta prctica es que el alumno conozca de manera bsica cmo son estossistemas y qu elementos los constituyen. Para ello la prctica se divide en dos partes:

Proteccin de un sistema elctrico frente a fugas a tierra y sobreintensidades

Automatismo para el arranque de un motor de induccin de rotor en jaula.

Sistemas Elctrico 1999-2000. Control y proteccin de instalaciones elctricas

2 PROTECCIONES

En el esquema de la figura se observa una instalacin trifsicaque cuenta con un sistema de proteccin compuesto por un interruptordiferencial para detectar fugas de corriente a tierra y un interruptormagnetotrmico para detectar sobreintensidades.

Sobre este montaje se van a efectuar las siguientes operaciones:

Simular una deriva a tierra conectando una impedanciavariable ( reostato ) entre una de las fase y tierra. Midiendocon un ampermetro la intensidad de fuga y variando laimpedancia se observar a qu intensidad acta laproteccin diferencial ( aprox. 30 mA )

Obtener la curva caracterstica de intervencin del inte-rruptor magnetotrmico. Para ello se conectarn diferentescargas a la instalacin y se observar para cada una de ellasla intensidad que circula por el magnetotrmico y el tiempoque tarda en actuar dicha proteccin.

ESQUEMADE

PROTECCIONGENERAL

L1 L2 L3 N

, !

L1 L2 L3

30 mA

3 A

L1 L2 L3 N

Sistemas Elctrico 1999-2000. Control y proteccin de instalaciones elctricas

3 AUTOMATISMOS

3.1 INVERSOR DE GIRO

La siguiente figura muestra el

esquema elctrico de un automatismo cuyafuncin es cambiar la secuencia de fases deun sistema trifsico. Ya se sabe que cam-biando la secuencia de fases aplicada a unmotor elctrico se invierte el sentido degiro; por tanto este automatismo aplicado aun motor elctrico realiza una inversin desu sentido de giro.

Puede verse en la figura que el automatismo est constituido por dos contactores cuyasbobinas ( KM1 y KM2 ) son actuadas por medio de un conmutador manual de tres posiciones. Estaconmutacin hace que en ningn momento estn actuadas las dos bobinas al mismo tiempo lo cualcerrara los dos contactores y provocara un cortocircuito entre las fases L2 y L3.

Para observar el funcionamiento de este automatismo se conectar un motor y se seleccionarmanualmente el sentido de giro por medio del conmutador.

3.2 ARRANQUE ESTRELLA-TRIANGULO

En el arranque de un motor de induccin las corrientes que circulan por los bobinados delmotor son muy superiores a la corriente nominal del motor. Dependiendo de las protecciones que sehayan colocado para el motor puede ocurrir que estas acten durante el arranque y desconecten elmotor de la instalacin.

Para evitar esto, una operacin muy tpica es efectuar el arranque con una conexin en estrella

ya que se aplica a los bobinados del motor una tensin menor y por tanto las corrientes de arranqueson tambin menores. De esta forma si el par aplicado en estrella es suficiente para arrancar el motor,ste arrancar. Una vez en movimiento las corrientes del motor disminuyen con lo cual es posibleentonces efectuar un cambio de conexin a tringulo para as aprovechar toda la potencia del motor yevitando sobreintensidades que afecten a los sistemas de proteccin.

KM1 KM2

L1 L2 L3

KM1 KM2

0

L1 L2 L3

1 2

Sistemas Elctrico 1999-2000. Control y proteccin de instalaciones elctricas

En el esquema de la figura se muestra el automatismo de un arranque estrella-tringulotemporizado de un motor de induccin.

KM2

L1 L2 L3

KM3 KM1

M3 ~

U1 V1 W1

U2 V2 W2

KM1 KM2 KM3

KM2

FR

KM2

KM1

S1

KM2

KM3 KM1

S2

El circuito de potencia ( izquierda ) dispone de tres contactores ( KM1, KM2 y KM3 )encargados de efectuar la conexin estrella o tringulo. El contactor KM1 deber estar cerrado siempremientras que cuando KM2 est cerrado la conexin ser en estrella y cuando KM3 est cerrado laconexin ser en tringulo.

El circuito de mando ( derecha ) dispone de dos pulsadores, uno para la puesta en marcha ( S1) y otro para la parada del motor ( S2 ). Este circuito acta sobre las bobinas de los contactores delcircuito de potencia. Respecto a los contactos auxiliares asociados al estado de los contactores hay queresaltar que KM2 cuenta con un contacto auxiliar de respuesta inmediata y dos contactos auxiliarestemporizados con retardo a la conexin. Dicha temporizacin se puede regular manualmente. De estaforma se puede regular el instante en el que se produce la conmutacin de estrella a tringulo.

Para observar el funcionamiento de este automatismo se efectuarn diferentes arranquesestrella-tringulo variando en cada uno de ellos el instante en el que se realiza la conmutacin.

Sistemas Elctrico 1999-2000. Control y proteccin de instalaciones elctricas

4 MATERIAL Y EQUIPO NECESARIO

1 Motor elctrico de induccin de rotor en jaula.

q Tensiones Nominales .................... 220/380 V ( / )

q Frecuencia Nominal ...................... 50 Hz

q Potencia Nominal .......................... 1 Kw

q Corrientes Nominales .................... 4.15 / 2.4 A

q Velocidad Nominal ........................ 1410 rpm

1 Interruptor Diferencial 30 mA

1 Interruptor magnetotrmico 3 A

1 Interruptor trmico

1 Amperimtro

Reostato

6 Resistencias de 10