Pues Taen March A

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA

Y ELCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LPEZ MATEOS

PUESTA EN MARCHA DE UN GRUPO MOTOR GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA POR MEDIO

DEL CONTROLADOR 590SP EUROTHERM,

T E S I S

Q U E P A R A O B T E N E R E L

T T U L O D E I N G E N I E R O

E N C O N T R O L Y

A U T O M A T I Z A C I N

P R E S E N T A N :

G A R C A R E Y E S W I L D E R

M E N D O Z A B E L T R N J E S S

ASESORES: M. en C. Martn Enrquez Soberanes

Ing. Antonio Arellano Aceves

MXICO, D.F. 2009

TCNICO"

QUE COMO TRABAJO PARA SUSTENTAR EL EXAMEN PROFESIONAL Y OBTENER EL TiTUlO'DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACiN POR LA DE: COLECTIVA DEBER(N) DESARROLLAR EL (LOS) PASANTE (8): c: WILDER GARC(IA REYES

c: JEUS MENPQZA SELTRAN TEMA: "PUESTA EN MARCHA DE UN GRUPO MOTOR GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA POR MEDIO DEL CONTROLADOR 590SP EUROTHERM"

OBJETIVO DEL TEMA: PONER EN MARCHA UN GRUPO MOTOR GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA POR MEDIO OEL CONTROLADOR 590SP DE LA MARCA EUROTHERM, CON l.A FINALIDAD DE MANIPULAR SUS VARIABLES TALES COMO VELOCIDAD, GIRO Y TORQUE ADEMS REALIZAR LA PROPUESTA DEL PROYECTO DE SU TABLERO DE CONTROL Y FUERZA Y POR LTIMO DESARROLLAR UN MANUAL DE OPERACiN DE ESTOS EQUIPOS PARA SU CORRECTA OPERACiN. PUNTOS A DESARROLLAR:

ti VERIFICAR El ESTADO FSICO y ELCTRICO DEL GRUPO DEL MOTOR GENERADOR CORRIENTE CON1'INUA y CONTROLADOR 590SP EUROTHERM.

"CONECTAR CONTROLADOR 590SP CON MOTOR GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA.

ti REALIZAR PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO Y CONFIGURACiN CONTROLADOR Y DEL MorOR GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA.

.. PUESTA EN MARCHA DE LOS EQUIPOS. e ELABORACiN DEL MANUAL DE OPERACiN DEL CONTROLADOR 590SP

eUROTHERM. @ REALIZACIN DEL PROYECTO DEL TABLERO DE CONTROL y FUERZA, PARA EL

FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO, A SU VEZ EL DESARROLLAR El PRESUPUESTO TOTAL PROYECTO.

MXICO 11.29 2009

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Ing, JO$'~'ngetMe}a Jimnez

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LPEZMATEOS"

TEMA DE TESIS QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIN POR LA OPC,IN DE TITULACIN TESIS COLECTIVA Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL DEBERA(N) DESARROLLAR C. WILDER GARcA REYES

C. JESS MENDOZA BELTRN

"PUESTA EN MARCHA DElJNGRUPO MOTORGENERAD()~nE CORRIENTE CONTINUA POR ME:QIO DEL CONTROLADOR590SPEUR,OTHERM"

PONER EN ~CHAi~"GRUPOMOTOR . GENERADOR ". CbRR,ly;NTEC6]-illNUAPOR MEDIO DEL CONTROLA IR 590SP DEJ,A MARCA EUROTHERM, CON LA FINALIDAD DE MANIPULAR SUS VARIABLES TALES COMOVEL r'y T0ItQUEADEMS REALIZAR LA PROPUESTA DEL PRQYEGTO.DESU TABLERO DE CONTROL 'POR ULTIMO DESARROLLAR UN MANUAL DE OPERACIN DE ESTOS EQUIPOS PARA SU CORREcr CJ9N.

~ ~~~::~~~l:~~goi.~:;;;~~g;:'Ef~UPO DEL ~OTOR GENmw>0R DORRIENTE .:. CONECT48'EfcNtlj,OLADOR 590SP CON EL MOTOR GENERADOR DE CPOIRIENTECQNTINUA . :. REALIZAR }>RUEBASpE FUNCIONAMIENTO y CONFIGURACIN DEL CONTROLADOR Y DEL MOTOR

GENERAOO~~~,CO:RuENTE CONTINUA. .,::".'

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.:. ELABORACINDWMANUAL D9PERACIN DEL CONTROLADOR 59QSP EUROT!fERM

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DEL EQUIP~ A SU VEZpSARRLLAR EL PRESuPUEST TOTAL DEL PROYECTO';; \ ,~, ~:,.,

MxIcoD;Fi,A 29 DE OCTUBRE DE 2009.

ING. JOSE ANGEL MEJIA DOMNGUEZ JEFE DEL DEPARTAMENTO ACADMICO DE INGENIERA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIN

Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente contina por medio del controlador 590SP Eurotherm.

SOY POLITCNICO porque aspiro a ser todo un hombre

SOY POLITCNICO porque exijo mis deberes antes que mis derechos

SOY POLITCNICO por conviccin y no por circunstancia

SOY POLITCNICO para alcanzar las conquistas universales y ofrecerlas a mi pueblo

SOY POLITCNICO porque me duele la Patria en mis entraas y aspiro a calmar sus dolencias

SOY POLITCNICO porque ardo en deseos de despertar al hermano dormido

SOY POLITCNICO para prender una antorcha en el altar de la Patria

SOY POLITCNICO porque me dignifico y siento el deber de dignificar a mi institucin

SOY POLITCNICO porque mi respetada libertad de joven y estudiante me impone la razn de respetar este recinto

SOY POLITCNICO porque traduzco la tricroma de mi bandera como trabajo, deber y honor

Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente contina por medio del controlador 590SP Eurotherm.

DEDICATORIAS Y AGRADECIMIENTOS

No hay nada que ocupe el lugar de la perseverancia. Ni el talento: nada ms frecuente que personas de gran talento que no tienen xito.

Ni el genio: los genios incomprendidos son casi el pan de cada da. Ni la educacin: el mundo est lleno de fracasados con educacin.

La perseverancia y la determinacin son por s mismas omnipotentes." Calvin Coolidge

Dedicamos este proyecto a todas las personas que hicieron posible la culminacin de este, el primero de muchos pasos, que a pesar de los

contratiempos y dificultades siempre estuvieron all confiando en nosotros.

A los muchos compaeros que a lo largo de casi 5 aos estuvimos compartiendo una meta en comn y que no todos la pudieron realizar,

as como tambin a los innombrables amigos de estudio, juegos y parrandas.

No podamos dejar de agradecerles a nuestros excelentes profesores de la gloriosa ESIME que nos brindaron todo su conocimiento y

experiencias profesionales para que la tcnica siga estando al servicio de la patria, as como tambin aquellos que gracias a su ausencia y

limitaciones nos ensearon a que tambin podemos ser autodidactas.

Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador 590SP eurotherm

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NDICE GENERAL

TEMAS Pgina

i.- Planteamiento del problema

ii.- Objetivo general.

iii.- Objetivo especfico

iv.- Delimitacin del tema..

v.- Justificacin

vi.- Contenido del trabajo...

CAPTULO I: MARCO TEORICO

1.1.- INTRODUCCION AL MARCO TEORICO..

1.2.- MOTORES Y GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA........

1.2.1 Comparacin de la accin de motor con la del generador.

1.2.2 Construccin.

1.3.- TIPOS DE MOTORES DE C.C

1.3.1.- Motor paralelo.

1.3.2.- Graficas comparativas en los motores de c.c.

1.4.- CARACTERSTICAS DE LOS MOTORES DE C.C Y A.C.

1.5.- ARRANQUE DE LOS MOTORES DE C.C

1.6.- SISTEMA DE CONTROL EN LAZO CERRADO DE UN MOTOR DE C.C..

1.7.- DIFERENCIA ENTRE CONTROL Y REGULACIN..

1.8.- INTRODUCCIN A LOS VARIADORES DE VELOCIDAD Y

CONTROLADORES.............................................................................................

1.9.- CONTROLADORES PARA MOTORES DE C.C..

1.9.1.- Caractersticas de los controladores de corriente contina..

1.10.- SISTEMA MAESTRO- ESCLAVO Y SINCRONIZADO.

1.11.- ACELERACIN CONTROLADA..

1.12.- DECELERACIN CONTROLADA

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1.13.- PAR MOTOR O TORQUE..

1.14.-VENTAJAS DE LOS CONTROLADORES

1.15.- APLICACIONES DE LOS CONTROLADORES.

1.16.- COMPARACIN EN FORMAS DE VARIAR LA VELOCIDAD EN

MOTORES DE C.C. Y C.A

CAPTULO II: INSTALACION Y CONEXIN DE LOS

2.1.- INTRODUCCIN AL CONTROLADOR 590SP EUROTHERM.

2.1.1.- Caractersticas principales del controlador 590SP.

2.2.- IDENTIFICACIN DE PARTES BSICAS DEL CONTROLADOR 590SP..

2.3.- INSTALACIN Y CONEXIN.

2.4.- INSTRUCCIONES DE MONTAJE..

2.5.- PRECAUCIONES PARA LAS CONEXIONES DEL EQUIPO.

2.5.1.- Conexiones de armadura y suministro principal..

2.5.2.- Conexin del bobinado de campo.

2.5.3.- Conexin de la fuente principal..

2.5.4.- Puentes.

2.5.5.- Habilitacin de los disparos de tiristores..

2.5.6.- Conexin de termistor..

2.6.- CORRIENTE LMITE

2.7.- VELOCIDAD DE DEMANDA...

2.8.- ENTRADAS DE ARRANQUE Y PARO.

2.9.- ENTRADA DE IMPULSO (JOG).

2.10.- PAROS PROGRAMADOS

2.11.- PAROS DE EMERGENCIA..

2.12.- CONEXIN DEL MOTOR Y GENERADOR DE C.C

2.13.- CALIBRACIN

2.13.1.- Calibracin del voltaje de la armadura

2.13.2.- Calibracin de la corriente de armadura

2.14.- INSPECCIN FINAL..

2.15.- LISTA DE TERMINALES

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2.15.1.- Terminales de campo y control...

2.15.2.- Terminales de potencia

2.16.-RANGOS DE SALIDA DEL CONTROLADOR 590SP

CAPTULO III: MANUAL DE OPERACIN DE LOS EQUIPOS

3.1.- INTRODUCCIN

3.2.- FUNCIONES DE LED

3.2.1.- Mensajes de alarma y errores de reinicio.

3.3.- COMO UTILIZAR EL MMI

3.4.- PROTECCION DE LA CONTRASEA..

3.4.1.- Acceso a la contrasea..

3.4.2.- Cambio de contrasea

3.5.- RESET.

3.6.- CONFIGURACIN DE PARAMETROS

3.6.1.- Secuencia de arranque del controlador 590SP..

3.6.2.- Configuracin de arranque..

3.6.3.- Arranque inicial.

3.7.- AJUSTE DEL LAZO DE CORRIENTE (AUTOTUNE)..

3.8 .- CHECAR GIRO DEL MOTOR.

3.9 .- CALIBRACION DE LA VELOCIDAD DE RETROALIMENTACION.

3.9.1.- retroalimentacin de voltaje de armadura

3.10.- AJUSTE DE COMPENSADOR DE IR.

3.11.- OTROS PAREMETROS

3.12.- CONFIGURACIN DE LAS RAMPAS DE ACELERACIN Y

DECELERACIN

3.12.1.- Configuracin del AUX I /O.

3.12.2 .- Configuracin de paros programados y forzados

3.12.3 .- Configuracin del lazo de velocidad..

3.13.- PROBLEMAS MS FRECUENTES DEL CONTROLADOR

3.13.1.- Problemas generados por errores del control de la fuente de

poder.

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CAPTULO IV: PRUEBAS Y MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS

4.1.- INTRODUCCIN..

4.2.- PRUEBAS DE LOS EQUIPOS (MOTOR GENERADOR DE CORRIENTE

CONTINUA Y EL CONTROLADOR 590SP).

4.2.1.- Inspeccin visual

4.2.2.- Prueba de resistencia de aislamiento para el motor y generador

de c.c.

4.2.2.1.- ndice de polarizacin (IP).

4.3.- PRUEBA DE ACCIONAMIENTO DE LOS INTERRUPTORES DE

ARRANQUE DEL CONTROLADOR 590SP.

4.3.1.- Secuencia de arranque del controlador 590SP

4.4.- PRUEBA DE ARRANQUE DEL CONTRALADOR 590SP

4.4.1.- pruebas de aceleracin y deceleracin...

4.4.2.- Pruebas de paros programados...

4.4.3.- Pruebas de regulacin de velocidad

4.4.4.- Pruebas de regulacin de voltaje con una carga aplicada..

4.4.5.- Pruebas de regulacin de voltaje quitndole la carga aplicada..

4.5.- SERVICIO Y MANTENIMIENTO.

4.5.1.- Mantenimiento preventivo...

4.5.2.- Proceso de mantenimiento

4.5.3.- Partes que se pueden remplazar.

4.5.4.- Mantenimiento en motor y generador de c.c

CAPITULO V: PROYECTO DE TABLERO Y COSTOS

5.1.- INTRODUCCIN

5.2.- MONTAJE DEL REA DE CONTROL EN EL TABLERO..

5.3.- MONTAJE DEL REA DE POTENCIA.

5.4.- MONTAJE DE LOS DISPOSITIVOS DE MEDICIN

5.5.- CONEXIN FISICA DE LOS ELEMENTOS DE MEDICIN..

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5.6.- CONEXIN FISICA DE LOS ELEMENTOS DE POTENCIA.

5.7.- CONEXIN FISICA DE LOS ELEMENTOS DE CONTROL..

5.8.- CONEXIN DE GRUPO DE RESISTENCIAS.

5.9.- CONEXIN FISICA DE TODOS LOS ELEMENTOS..

5.10.- PROPUESTA DE MONTAJE DE UN PLC MICROLOGIX 1000..

5.11.- COSTOS

5.12.- BENEFICIO...

CONCLUSIONES

GLOSARIO..

BIBLIOGRAFA

ANEXOS..

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NDICE DE FIGURAS

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1.1.- Motor de corriente continua (c.c.) Reliance...

1.2.- Generador de corriente continua (c.c.). Unelec.

1.3.- Elementos principales de un motor de c.c.

1.4.- Conexin de motor paralelo.

1.5.- Velocidad en funcin de corriente de carga...

1.6.- Par en funcin de corriente de carga.

1.7.- Par en funcin de velocidad.

1.8.- Comparacin de diseo de motores

1.9.- Sistema a bloques para motores de caballos enteros.

1.10.- Sistema de control de la rapidez en lazo cerrado para una mquina de

c.c. con retroalimentacin de corriente

1.11.- Control de velocidad...

1.12.- Regulacin de velocidad.

1.13.- Drive para motores de c.c. y c.a. (Eurotherm)

1.14.- Regulacin de un motor de c.c. por tacmetro

1.15.- Sistema maestro esclavo

1.16.- Aceleracin

1.17.- Desaceleracin.

CAPTULO II: INSTALACIN Y CONEXIN DE LOS EQUIPOS

2,1.- controlador 590SP Eurotherm.

2.2.- Diagrama a bloques del controlador 590SP Eurotherm..

2.3.- Partes bsicas del controlador 590SP

2.4.- Vista frontal del controlador 590SP.

2.5.- Montaje vertical del controlador...

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2.6.- Diagrama principal de conexiones del controlador 590SP Eurotherm..

2.7.- Terminales de lnea y armadura..

2.8.- Conexin de la fuente principal y armadura del motor.

2.9.- Conexin del contactor de c.c..

2.10.- Conexin de bobinado de campo paralelo del motor de c.c.

2.11.- Conexin de fuente auxiliar.

2.12.- Control de puentes...

2.13.- Conexin del disparo de tiristores.

2.14.- Diagrama I de conexiones.

2.15.- Conexin de ajuste de corriente limite..

2.16.- Conexin de potencimetro para corriente limite

2.17.- Conexin de potencimetro para velocidad de demanda.

2.18.- Conexin de arranque o modo RUN.

2.19.- Conexin de impulso (jog)..

2.20.- Conexin de paro programado...

2.21.- Conexin de paro de emergencia.

2.22.- Grupo de conexiones de arranque y paro del controlador 590SP

2.23.- Conexin del motor de c.c..

2.24.- Conexin del generador de c.c..

2.25.- Interruptores de calibracin para voltaje y corriente..

2.26.- Interruptores de calibracin para voltaje de armadura...

2.27.- Interruptores de calibracin para corriente de armadura..

CAPTULO III: MAUAL DE OPERACIN DE LOS EQUIPOS

3.1.- Estatus del equipo..

3.2.- Men completo de las funciones y su forma de navegar.

3.3.- pantalla de inicio del controlador.

3.4.- Men de la contrasea (password).

3.5 Men del ingreso de la contrasea (password).

3.6.- despliego de contrasea (password).

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3.7.- Botones del MMI

3.8.- Men del setup en el MMI.

3.9.- Interruptores para el accionamiento del controlador

3.10.- Men de la velocidad de demanda (speed demand) en el MMI...

3.11.- Men de La corriente lmite principal en el MMI.

3.12.- vista del panel de control.

3.13.- Men para guardar parmetros.

3.14.- Calibracin del voltaje.

3.15.- Calibracin del voltaje de la armadura..

4.16.- Men para el ajuste IR.

3.17.- Men de las rampas de aceleracin y deceleracin..

3.18.- Men de los paros programados y forzados

3.19.- Men del lazo de velocidad.

3.20.- Esquema para localizar errores y fallas de funcionamiento..

3.21.- Errores de la fuente.


4.1.- Inspeccin de colector, escobillas y carbones..

4.2.- Identificacin de terminales..

4.3.- Conexin de megger..

4.4.- Conexin fsica del megger al motor de c.c..

4.5.- Conexin fsica del megger al generador de c.c

4.6 Diagrama de conexin del arranque del controlador 590SP

4.7.- Velocidad de demanda al 50%.....................................................................

4.8.- Rampas de aceleracin.

4.9.- Configuracin paros programados ..

4.10.- Configuracin paros programados a 60 secs..

4.11.- Men de la velocidad de demanda a 40%..................................................

4.12.- Men del monitoreo del voltaje al 50%......................................................

4.13.- Vista panormica del generador con carga.

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5.1.- Aspecto exterior del tablero.....

5.2.- Dimensiones del tablero

5.3.- Reconexin de bornes de control.

5.4.- Conexin de potencimetros

5.5.- Reconexin de bornes de potencia.

5.6.- Ubicacin de dispositivos de medicin

5.7.-Conexin fisica de los elementos de medicin...

5.8.- Conexin de bornes de potencia.

5.9.- Conexin de bornes de control

5.10.- Conexin de grupo de resistencias

5.11.- Aspecto exterior del grupo de resistencias..

5.12.- Conexin de los elementos

5.13.- Montaje del plc micrologix 1000.

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NDICE DE TABLAS

NOMBRE DE TABLA Pgina


1.1.- Comparacin de motores de corriente contina..

1.2.- Comparacin de motores corriente alterna y corriente continua..

1.3.- Comparacin entre formas de variar velocidad en motores de c.a. y c.c

CAPTULO II: INSTALACIN Y CONEXIN DE LOS EQUIPOS

2.1.- Disipacin de potencia en motores estndar

2.2.- Posicin de los puentes...

2.3.- Terminales de control..

2.4.- Terminales de campo..

2.5.- Conexiones de poder...

2.6.- Rango de voltaje..

CAPTULO III: MAUAL DE OPERACIN DE LOS EQUIPOS

3.1.- Nivel de men del equipo

3.2.- Disipacin de potencia en motores estndar


4.1.- Placa de datos del motor de corriente continua..

4.2.- Placa de datos del generador de corriente continua..

4.3.- Placa de datos del controlador 590SP Eurotherm..

4.4.- Resistencia de bobinados y armadura..

4.5.- Resistencia de aislamiento.

4.6.- Voltaje aplicado para la prueba de resistencia de aislamiento.

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4.7.- Resistencia mnima permisible para la prueba de resistencia de

aislamiento..

4.8.- Resistencia de aislamiento del motor de c.c

4.9.- Resistencia de aislamiento del generador de c.c .....

4.10.- Tabla de datos de la prueba de velocidad.

4.11.- Tabla de datos de la aceleracin.

4.12.- Prueba de paros programados.

4.13.- Tabla de la prueba de velocidad con monitoreo en el MMI.

4.14.- Tabla de la prueba de velocidad con carga

4.15.- Tabla de la prueba de velocidad sin carga


5.1.- Costos de material

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I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La ingeniera de la automatizacin industrial ha efectuado un enorme

progreso en los ltimos aos. Elementos de hardware cada da ms potentes y

sofisticados que controlan mquinas complejas, desarrollo de redes de

comunicacin industrial para el manejo de datos y enlace de elementos adems

de equipos de control (PLC, Micro-Controladores, controladores) de mayor

velocidad de procesamientos de datos y capacidad en el manejo de seales.

Debido a estos cambios que se van generando da con da y, las nuevas

tendencias y aplicaciones que se van dando, las instituciones se ven en la

necesidad de actualizar y crear nuevas herramientas de trabajo para las futuras

generaciones, de una manera prctica, sencilla y con ayuda de equipos de nueva

tecnologa. Es por tal motivo, que se pretende abarcar parte de este conocimiento

ineludible, poniendo en marcha un grupo motor generador de corriente continua

por medio de un controlador 590SP de la marca Eurotherm, as como elaborar un

manual de operacin para dichos equipos, la funcin de este trabajo est

enfocada para que los alumnos de esta carrera de ingeniera en control y

automatizacin de la Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica se

relacionen y manipulen este tipo de equipos, porque un ingeniero en esta rea

requiere de una parte esencial, que es conocimiento prctico, tangible con

aplicaciones reales y as poder aterrizar la parte terica. As una vez que se

incorporen a su vida laboral tengan un panorama completo de lo que realmente se

maneja estando laborando dentro de la industria. Ya que los procesos industriales

estn hechos, y slo se tiene que implementar, automatizar, y en ocasiones

mejorar aplicaciones.


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II OBJETIVO GENERAL

Poner en marcha un grupo motor generador de corriente continua por

medio del controlador 590SP de la marca Eurotherm, con la finalidad de manipular

sus variables tales como velocidad, giro y torque adems realizar la propuesta del

proyecto de su tablero de control y fuerza y por ltimo desarrollar un manual de

operacin de estos equipos para su correcta operacin.

III OBJETIVO ESPECFICO

Los objetivos especficos son:

Verificar el estado fsico y elctrico del grupo motor generador de

corriente continua y del controlador 590SP Eurotherm

Conectar el controlador 590SP Eurotherm con el motor generador de

corriente continua

Puesta en marcha de los equipos

Elaborar un manual de operacin

Pruebas de funcionamiento y de configuracin del controlador y del

motor generador de corriente continua

Operar el equipo para manipular las variables tales como velocidad, giro

y torque.

Proyecto del tablero de control y fuerza, para el funcionamiento del los

equipos


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IV DELIMITACIN DEL TEMA

Este trabajo se compone de seis puntos medulares que son los siguientes:

1. Verificar el estado fsico y elctrico del grupo del motor generador de

corriente continua y del controlador 590SP Eurotherm.

2. Conectar el controlador 590SP con el motor generador de corriente

continua.

3. Realizar pruebas de funcionamiento y configuracin del controlador y del

motor generador de corriente continua.

4. Puesta en marcha de los equipos.

5. Elaboracin del manual de operacin del controlador 590SP Eurotherm.

6. Realizacin del proyecto del tablero de control y fuerza, para el

funcionamiento del equipo, a su vez el desarrollar el presupuesto total

del proyecto.


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V JUSTIFICACIN

Este trabajo se justifica pensando en ampliar la experiencia de los recursos

humanos por medio de nuevos dispositivos (controlador 590SP), que tienen

contacto con el laboratorio B-03 de control electromagntico, de la carrera de

ingeniera en control y automatizacin (ICA) en la Escuela Superior de Ingeniera

Mecnica y Elctrica (ESIME), unidad Zacatenco. Para capacitar de forma terica

y prctica a estos que as lo requieran, pero muy en especial a los alumnos de

esta carrera, ya que se pondr en marcha un grupo motor generador de corriente

continua por medio del controlador 590SP Eurotherm, que se encuentran sin uso

en el laboratorio antes mencionado, as como tambin realizar un manual de

operacin de los equipos, para que la comunidad acadmica puedan accionar y

manipular correctamente el controlador 590SP, y puedan adquirir una base slida

del accionamiento y control de motores de corriente continua c.c.

Esto es porque este tipo de controladores en la actualidad tienen una

extensa aplicacin en el control de procesos. Entre las diversas ventajas por el

empleo de los controladores destacan:

Operaciones ms suaves.

Control de la aceleracin.

Distintas velocidades de operacin.

Permiten operaciones lentas para fines de ajuste o prueba.


xvi

VI CONTENIDO DEL TRABAJO

Este trabajo se compone de 5 captulos, que a continuacin se mencionan

El primer captulo de nombre Marco terico; muestra los principales

componentes de los motores, generadores de c.c. y de los controladores, as

como sus principales aplicaciones y caractersticas.

El captulo 2 citado Instalacin y conexin de los equipos describe la

forma de instalar y conectar los equipos (motor generador de corriente continua y

controlador 590SP).

El captulo nmero 3, calificado como Manual de operacin de los

equipos, aqu se describe paso a paso el funcionamiento ptimo de los equipos

(motor generador de corriente continua y del controlador 590SP).

El captulo nmero 4, llamado Pruebas y mantenimiento de los equipos

describe las pruebas hechas a los equipos antes y despus de su operacin para

verificar el buen funcionamiento de los mismos, as como tambin describe el

cuidado que se debe tener con estos

Y por ltimo el captulo nmero 5, nombrado como Proyecto de tablero y

costos, aqu se describe paso a paso como se deber colocar el tablero y el

montaje de los equipos (motor generador de corriente continua y el controlador

590SP), as como realizar el presupuesto del costo que esto conlleva.

Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador

590SP Eurotherm

CAPTULO I MARCO TERICO

El objetivo de este primer captulo es proporcionar una clara comprensin de las caractersticas de los equipos utilizados en este trabajo; motor y generador elctrico de corriente continua (paralelo) y

el controlador 590SP.

CAPTULO I

MARCO TERICO

2

No basta saber, se debe tambin aplicar. No es suficiente querer, se debe tambin hacer. Johann Wolfgang Goethe

1.1 INTRODUCCIN AL MARCO TERICO

En los ltimos aos el motor de induccin ha tenido un amplia aplicacin

en la industria por su superioridad con respecto a la mquina de c.c. debido al

tamao, peso e inercia del rotor, mayor capacidad de velocidad, eficiencia y

costo1. Sin embargo resulta ms fcil controlar la velocidad del motor de c.c. ya

que el motor de induccin tiene una estructura de control multivariable y no lineal

mientras que la mquina de c.c. en excitacin separada tienen una estructura de

control desacoplada con control independiente al flujo y el par2.

El surgimiento de los accionamientos elctricos de velocidad variable de

mquinas de c.c. se encuentra en el siglo XX3, primero se desarrollaron los

conocidos e ineficientes sistemas como bandas, poleas, reductores de catarinas

por mencionar algunos. El sistema ms empleado hasta ese entonces eran los

restatos de control de velocidad estos accionamientos de motores elctricos se

encuentran en los sistemas de velocidad variable pero principalmente en

excitacin independiente, estos equipos se impusieron por ms de medio siglo en

la industria, esto gracias a las caractersticas de los motores de c.c. que

desarrollan un par electromagntico proporcional a la corriente de armadura

manteniendo constante la corriente de campo y el control de par del motor,

mediante el control de la corriente de armadura, este se puede realizar de una

forma relativamente sencilla y con una excelente respuesta dinmica, adems de

1A. Abbondati y M. B. Brennen, Variable speed induction motors drives use electronics slip

calculator based on motor voltages and currents, IEEE transactions on industry applications, Vol IA-11, No 5 1975. pg.483 2RAMIREZ Snchez Marla Erika,Simulacin del control de velocidad por campo orientado de un

motor de induccin utilizando un estimador de velocidad basado en observadores de flujo Tesis Maestra, Esime Zacatenco, Mxico. 2002. pg.2-3 3P. C. Seni Principles of power electronics machines and power electronics primera edicin, edit.

Jhon Wiley & sons USA,1995. pg. 3

CAPTULO I MARCO TERICO

CAPTULO I

MARCO TERICO

3

la facilidad del control de par se aade la posibilidad de controlar la velocidad de

una forma simple, aunque la utilizacin de la mquina de c.c. provoque un

incremento de mantenimiento4 y como consecuencia un aumento en el costo y

operacin, y si a lo anterior se le suma el incremento en el volumen y peso

adems de las dificultades de operar en cualquier tipo de ambiente, se puede

considerar una mala opcin en la operacin de los procesos, ms sin embargo

an con todas esas limitantes esta mquina sigue funcionando y siendo parte

primordial para cualquier proceso en la industria.

Despus de los ya mencionados sistemas de control por restatos

derivaron en los sistemas de accionamiento electrnicos, aunque estos ltimos

contaban con mejores resultados, estos seguan teniendo la desventaja de

desperdiciar mucha energa. Pero con el surgimiento del SCR, a finales de la

dcada de los aos 50 se realizo un cambio cualitativo de estos sistemas, lo cual

permiti mejorar considerablemente la eficiencia del convertidor de potencia y la

confiabilidad en su operacin5. Los sistemas de accionamiento electrnicos de

mquinas de corriente continua basados en tiristores se utilizaron ampliamente

entre los aos 60 y 80, en los sistemas de velocidad variable durante esta etapa

se desarrollaron sistemas de alto desempeo, con los cuales se genero no slo

una excelente respuesta dinmica del par electromagntico. Adems las

respuestas alcanzadas en la regulacin del par y posicin del rotor no se haban

podido lograr hasta esa fecha con ningn otro sistema o tipo de mquina

rotatoria6. Es entonces cuando surgen los llamados variadores de velocidad.

4RAMIREZ Martnez Juan Carlos, Control directo del par motor de induccin aplicando una tcnica

de modulacin de ancho de pulso con vectores espaciales, Dir. Dr. Pedro Ponce. Tesis Maestria, Esime Zacatenco, Mxico, 2002. pg.1 5Ibdem

6B. K. Bose, Power electronics and variable frequency drive IEEE press, 1996. pg.6

CAPTULO I

MARCO TERICO

4

1.2 MOTORES Y GENERADORES DE CORRIENTE CONTINA

La mquina elctrica general se le denomina dnamo, es una mquina que

convierte cualquier energa mecnica en energa elctrica o energa elctrica en

mecnica 7, entonces cualquier mquina elctrica en general puede funcionar:

1.- Transformando la energa mecnica en elctrica y entonces

la mquina funciona como generador.

2.- Transformando la energa elctrica en mecnica y entonces

funciona como motor.

3.- Transformando la energa elctrica en otra elctrica de

caractersticas diferentes y entonces la funciona como

convertidor o transformador.

En la prctica la mquina se disea pensando en su modo de

funcionamiento y aunque podra funcionar en otro modo, no lo hara en buenas

condiciones. Por esto se dir en muchas ocasiones, esta mquina es un

generador o est mquina es un motor8.

1.2.1 Comparacin de la accin de motor con la del generador

Siempre que tiene lugar el funcionamiento como motor tambin esta

presente un efecto de generador, tambin podra proponerse lo contrario.

El funcionamiento como generador, en el que una fuerza mecnica

desplaza un conductor hacia arriba induciendo una fem en el sentido indicado.

Cuando una corriente circula como resultado de esta fem, hay un conductor

portador de corriente presente en el campo magntico; por lo tanto, tiene lugar el

efecto de motor. La fuerza desarrollada como resultado del efecto motor se opone

al movimiento que la produce.

7 HUMPHRIES, James T, Sheets, Leslie P. Industrial electronics, trad. Ma. Jos Gmez Cano,

Madrid Espaa, Paraninfo. 1996, pg. 146 8 HERRANZ Acero, Guillermo. Convertidores electromecnicos de energa, primera edicin,

Espaa Marcombo, Pg. 105

CAPTULO I

MARCO TERICO

5

Por consiguiente puede establecerse categricamente que el efecto de

motor y de generador tiene lugar simultneamente en las maquinas elctricas

rotativas. En consecuencia, la misma maquina puede funcionar como motor o

como generador, o como ambos.

Funcionamiento como motor

1. El par electromecnico es causa (ayuda) de la rotacin

2. la fem generada se opone a la corriente de la armadura (ley de

Lenz)

3. =

Funcionamiento como generador

1. el par electromecnico (desarrollado en el conductor por el que

circula corriente) se opone a la rotacin (ley de Lenz).

2. La fem generada es causa (ayuda) de la corriente del inducido.

3. = +

Donde:

Ec = Voltaje del contraelectromotriz

Eg= Voltaje del generador

Va =Voltaje de la armadura

Ia = Corriente de la armadura

Ra= Resistencia de la armadura

Las maquinas elctricas rotatorias son capaces de convertir la energa

mecnica en energa elctrica (generador) o la energa elctrica en energa

mecnica (motor). En el generador, el movimiento rotatorio lo proporciona un

motor primario (una fuente de energa mecnica) a fin de originar un movimiento

relativo entre los conductores y el campo magntico de la dinamo para as generar

energa elctrica. En el motor, se suministra energa elctrica a los conductores y

CAPTULO I

MARCO TERICO

6

al campo magntico de la dinamo a fin de producir un movimiento relativo entre

ellos y producir, por lo tanto, energa mecnica.

En ambos casos, se tiene un movimiento relativo entre un campo

magntico y los conductores de la maquina. Esto da lugar a varias posibilidades y

alternativas interesantes en el establecimiento de cual ser el rotor (la parte de la

dinamo que gira) y la cual el estator (la parte de la maquina fija).

Para servir de rotor o estator puede utilizarse tanto el inductor como el

inducido. La eleccin entre ambas alternativas depende en cada caso de razones

tcnicas especficas. La mquina de corriente continua (c.c.), que tiene un

inducido mvil y un inductor fijo.

Debido a la amplia disponibilidad de energa elctrica, esta mquina es una

de las ms verstiles y, casi universalmente empleadas en la industria, ya que se

encuentran en diversas aplicaciones debido su fcil control de velocidad, posicin

y par, debido a estas caractersticas se ha convertido en una de las mejores

opciones en aplicaciones de control y automatizacin de procesos. Su fabricacin

comprende entre 1 y varios miles caballos de fuerza (Hp). La figura 1.1 muestra el

aspecto exterior del un motor de corriente continua y la figura 1.2 muestra el

generador de corriente continua utilizados en esta obra.

Figura 1.1 Motor de corriente continua

(c.c.) Reliance Fuente: Fotografa tomada en laboratorio B-03 ICA,

ESIME ZACATENCO

Figura 1.2 Generador de corriente continua

(c.c.). Unelec Fuente: Fotografa tomada en laboratorio B-03 ICA, ESIME

ZACATENCO

CAPTULO I

MARCO TERICO

7

1.2.2 Construccin

Los motores de C.C. necesitan de tres partes fundamentales para su

funcionamiento: Un circuito que produzca el campo magntico (circuito inductor),

un circuito que al ser recorrido por la corriente elctrica desarrolle pares de fuerzas

que pongan en movimiento el rotor (circuito inducido), y un colector de delgas con

escobillas9. Estas tres partes fundamentales son: la parte fija llamada

comnmente estator y una parte mvil llamada rotor, adems de su colector y

escobillas. La figura 1.3 muestra los elementos principales de un motor de

corriente continua.

Figura 1.3 Elementos principales de un motor de c.c. Fuente: Industrial control electronics Pg. 602

9 PABLO, Alcalde S. Miguel, Electrotecnia Segunda edicin, Mxico, Paraninfo 1997, pg.473-

474.

CAPTULO I

MARCO TERICO

8

1.3 TIPOS DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

Existe una gran variedad de motores de corriente continua y cada uno tiene

sus ventajas, dependiendo de la aplicacin que se desee, los tres tipos bsicos de

motores de corriente continua segn el tipo de exitacin o campo bobinado son:

Motor Serie

Motor Paralelo (Shunt Derivacin)

Motor Compuesto (Compound Mixto)

Ms sin embargo en esta obra slo nos enfocaremos en los motores de

campo bobinado y en particular al tipo paralelo tambin llamado derivado o shunt.

Que de ahora en adelante slo llamaremos paralelo. A continuacin slo se

describen las caractersticas del motor paralelo.

1.3.1 Motor paralelo

b).- Motor paralelo: tiene las bobinas inductoras compuestas por muchas

espiras de calibre fino, conectadas en paralelo con el arrollamiento del inducido10.

Este motor posee un par de arranque mediano y su velocidad se considera

constante (la velocidad es prcticamente independiente de las variaciones de la

carga). Por lo que encuentra aplicacin en accionamientos que exigen una

velocidad constante, como en taladradoras y tornos. La figura 1.5 muestra la

conexin de campo y armadura.

Figura 1.4 Conexin de motor paralelo Fuente: Operacin control y proteccin de motores elctricos. pg. 116

13

ROSENBERG, Robert. Cit. Op. Pg. 242

CAPTULO I

MARCO TERICO

9

A continuacin se muestra en la tabla 1.1 la comparacin de sus

caractersticas (tipo de bobinado, comportamiento de velocidad y par motor) del

motor de C.C.

Tipo de motor

(excitacin)

Bobina de campo Velocidad Par motor Aplicaciones

Serie

Pocas espiras de calibre grueso

Velocidad suave (inversamente proporcional

a la carga)

Par de arranque Elevado

Gruas, trenes elctricos,

tranvas, etc.

Derivado Shunt

Paralelo

Muchas espiras de calibre fino

Velocidad considerada constante (es

independiente a la variacin de la carga)

Par de arranque mediano

Tornos, taladradoras,

etc.

Compound Compuesto

Combinacin de serie y derivado

Velocidad constante Par de arranque elevado

Prensas, Laminadoras,

Etc

Tabla 1.1 Comparacin de motores de corriente contina Fuente: Elaboracin propia.

1.3.2 Graficas comparativas en los motores de c.c.

Las graficas 1, 2 y 3 muestran la comparacin de las variables como

velocidad-corriente, par-corriente y par-velocidad en los diferentes tipos de motor

de corriente continua de campo bobinado (serie, derivado y compound).

Figura 1.5 Velocidad en funcin de corriente de carga Fuente: Operacin control y proteccin de motores elctricos. pg. 118

En la figura 1.5 se muestra la grfica en donde se puede observar el

comportamiento de la velocidad del motor de c.c. con respecto a la corriente de

carga, esto es:

CAPTULO I

MARCO TERICO

10

Motor serie: al aumentar la carga disminuye la velocidad.

Motor paralelo: al aumentar la carga la velocidad se mantiene constante.

Motor compuesto (compound mixto): al aumentar la carga la velocidad

se mantiene en un margen poco variable.

Supongamos que el motor derivacin de la figura (1.5) a sido llevado

hasta la velocidad nominal y funciona en vacio. Puesto que el flujo de excitacin

del motor (sin tener en cuenta la reaccin de la armadura) puede considerarse

constante, la velocidad del motor puede expresarse segn la ecuacin bsica del

a velocidad

Cuando al eje de la armadura se aplica carga mecnica, la fuerza

contraelectromotriz disminuye y la velocidad lo hace proporcionalmente. Pero ya

que la fuerza contraelectromotriz desde vacio hasta plena carga presenta una

variacin de aproximadamente el 20% (o sea, desde 0.75Va a plena carga hasta

aproximadamente 0,95Va en vacio), la velocidad del motor se mantiene

esencialmente constante como se indica

Figura 1.6 Par en funcin de corriente de carga Fuente: Operacin control y proteccin de motores elctricos. Pg. 118

En la figura 1.6 se puede observar el comportamiento del par del motor de

c.c. con respecto a la corriente de carga, esto es:

CAPTULO I

MARCO TERICO

11

Motor serie: al aumentar el par motor, la corriente tiene un aumento

mesurable.

Motor paralelo: al aumentar el par motor, la corriente mantiene en el

mismo sentido, es decir son valores proporcionales.

Motor compuesto (compound mixto): al aumentar el par motor, la

corriente tiende a incrementarse en un valor intermedio del motor serie y

derivado.

Durante los periodos de arranque y de marcha, la corriente en el circuito

de excitacin en derivacin, como se indica en la figura 1.6, es esencialmente

constante para un a ajuste determinado del restato de campo y en consecuencia

el flujo (por el momento) es tambin esencialmente contante. Al aumentar la carga

mecnica, el motor disminuye ligeramente su velocidad, originando una

disminucin en la fuerza contraelectromotriz y un aumento en la corriente de la

armadura. Si el flujo es esencialmente constante y si la corriente de la armadura

aumenta directamente con la aplicacin de carga mecnica, la ecuacin del par

para el motor derivacin puede expresarse como una relacin perfectamente lineal

T=kIa, indicada en la fig (para el motor derivacin).

Figura 1.7 Par en funcin de velocidad Fuente: Operacin control y proteccin de motores elctricos. pg. 118

En la figura 1.7 se puede observar el comportamiento del par del motor de

c.c. con respecto a la velocidad, esto es:

CAPTULO I

MARCO TERICO

12

Motor serie: par de arranque elevado

Motor paralelo: par de arranque mediano

Motor compuesto (compound mixto): par de arranque considerado

mediano.

1.4 CARACTERSTICAS DE LOS MOTORES DE CORRIENTE

CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA

Hay bsicamente dos tipos de motores segn el tipo de suministro de

energa elctrica, motores de corriente alterna y motores de corriente continua. Un

motor de corriente alterna convierte energa de corriente alterna en energa de

mecnica. Cuando una mquina convierte energa elctrica que no vara en el

tiempo en energa mecnica, recibe el nombre de motor de corriente continua.

El sistema de c.a. presenta ventajas bien conocidas en la generacin,

transmisin y distribucin de la energa elctrica que ha movido la adopcin

universal en todo el mundo11.por tal motivo el uso de motores de corriente alterna

tienen una gran aplicacin en comparacin de los motores de corriente continua.

Los motores de corriente continua rara vez se utilizan en aplicaciones

industriales ordinarias esto es debido a que todos los sistemas elctricos

suministran corriente alterna. Sin embargo, en aplicaciones especiales, como

fabricacin de acero, minas y trenes elctricos por citar algunos, en ocasiones es

conveniente transformar la corriente alterna en corriente directa para utilizar

motores de corriente contina porque como ya se ha reiterado en prrafos

anteriores los motores de c.c. tienen caractersticas ideales para un fcil control de

velocidad.

A continuacin mencionaremos los inconvenientes o desventajas ms

sobresalientes de los motores de c.c. con respecto a los motores de c.a.

1.- Slo pueden ser alimentados a travs de equipos que convierten la

corriente alterna suministrada por la red elctrica en corriente continua 12.

14

KLOEFFLER Royce Gerald Electrnica industrial y control, decimosegunda edicin. Edit. Continental, Mxico. 1984, pg. 373 15

PABLO, Alcalde S. Miguel. Op. Cit. pg. 472.

CAPTULO I

MARCO TERICO

13

2.- Su construccin es mucho ms compleja que los de c.a.

3.- Necesitan de colectores de delgas y escobillas para su funcionamiento.

4.- Necesitan de un mayor mantenimiento en comparacin de los de c.a.

5.- Su costo es relativamente alto en comparacin con los motores de c.a.

6.- Las mquinas de c.a. son ms robustas y trabajan mejor en ambientes

hostiles.

7.- Las mquinas de c.a. pueden operar en voltajes muchos ms altos:

hasta 25kv. Las mquinas de c.c. estn limitadas a aproximadamente

1000V.

8.- Las mquinas de ca se pueden construir en tamaos muchos ms

grandes: hasta 50,000kw. Las mquinas de c.c. estn limitadas a

aproximadamente 2000kw.

9.-las mquinas de c.a. pueden funcionar a velocidades de hasta 100,000

rpm13.

Entonces cabe formular la siguiente pregunta: Por qu se siguen utilizando

los motores de corriente continua en vez de los motores de corriente alterna, si

esta ltima es la fuente primordial que predomina en toda industria y hogar?

Respondiendo al cuestionamiento anterior mencionaremos las ventajas

principales de los motores de c.c. con respecto a los motores de c.a.

1.- Su par de arranque es elevado

2.- Su velocidad se puede regular con facilidad en amplios mrgenes

3.- Control de sentido de giro

4.- Baja corriente de arranque compara con los de c.a.

5.- Mayor factor de potencia que los de c.a.

A continuacin en la figura 1.8, muestra una comparacin entre las

mquinas de C.A. y C.C. tomando en cuenta valores y caractersticas estndar.

16

WILDI Theodore, Mquina elctricas y sistemas de potencia, Sexta edicin, Edit. Pearson educacin, Mxico, 2007. pg.589

CAPTULO I

MARCO TERICO

14

Figura 1.8 Comparacin de diseo de motores Fuente: A Comparison of the characteristics of AC and DC Motors. pg. 9

En la tabla 1.2 se muestra la comparacin del motor de corriente continua y

el motor de corriente alterna.

MOTOR COSTO CONTROL DE

VARIABLES

CORRIENTE DE

ARRANQUE

MMTO CONSTRUCCIN

CA

RELATIVAMEN

TE VARATO

REGULAR

GRANDE

BAJO

SENCILLA

NORMALMENTE

ROBUSTOS

CC

CARO

EXCELENTE

CONTROLADA DE

ACUERDO AL TIPO

DE CONEXIN DE

SUS BONINAS

ALTO

COMPLEJOS

GRAN VARIEDAD

EN TAMAOS

Tabla 1.2 Comparacin de motores corriente alterna y corriente continua Fuente: Elaboracin propia

1.5 ARRANQUE DE LOS MOTORES DE C.C.

Los primeros desarrollos de los accionamientos de motores elctricos se

encuentran en los sistemas de velocidad variable con el uso de la mquina de c.c.

(principalmente en excitacin independiente).

CAPTULO I

MARCO TERICO

15

Estos sistemas por ms de medio siglo, se impusieron en la industria

debido a sus caractersticas En la actualidad y gracias al avance de la electrnica,

ya no se suelen utilizar los restatos como elementos de regulacin. Los

modernos reguladores construidos a base de tiristores y sensores son capaces de

conocer en todo momento el punto de funcionamiento del motor, de tal forma que

se consigue el control y regulacin de todas las variables con la mxima

efectividad14.

Los arrancadores de los motores de c.c. pueden clasificarse en base a su

operacin como: manuales, semiautomticos, y automticos. Dentro de los

primeros se pueden incluir restatos manuales de tres y cuatro puntos. En los

semiautomticos, todos aquellos que utilizan dispositivos de control magntico y

que son mandados por estaciones de botones. Cuando el mando se realiza por

medio de un dispositivo piloto como: Interruptores de flotador, depresin, flujo,

etc., los arrancadores semiautomticos se convierten en automticos, al poder

cambiar por ellos mismos su estado de operacin 15.

Figura 1.9 Sistema a bloques para motores de caballos enteros Fuente: Ingeniera elctrica para todos los ingenieros. Pg. 694

En la figura 1.9 se muestra el sistema a bloques para motores de caballos

enteros. Para motores de caballos enteros se intercala un controlador entre el

motor y la lnea para proporcionar las caractersticas de arranque y otras de

control. En el diseo de circuitos, el motor y el controlador se considera como una

unidad.

17

PABLO, Alcalde S. Miguel. Op. Cit. pg. 474. 18

BUITRN Snchez Horacio, Operacin control y proteccin de motores elctricos, Primera edicin, Edit. Hctor Pacheco, Mxico. 1976, pg.119.

CAPTULO I

MARCO TERICO

16

1.6 SISTEMA DE CONTROL EN LAZO CERRADO DE UN MOTOR DE

CORRIENTE CONTINUA

Para controlar un motor de corriente continua necesitamos entender su

sistema de control esto es: incorporando la mquina dentro de un lazo cerrado,

empleando la retroalimentacin de una seal proporcional a la rapidez del motor y

comparndola con un valor de referencia. La diferencia o seal de error

proporciona el ajuste apropiado de los ngulos de retraso del disparo del

convertidor que alimenta la armadura. La rapidez de respuesta est limitada por la

constante de tiempo mecnica y la necesidad de evitar aumentos excesivos en los

niveles de corriente del tiristor. Las razones de aceleracin y desaceleracin de las

cargas motrices dependen del valor de la corriente de armadura que es funcin, a

su vez, de la fuerza electromotriz (f.e.m), la resistencia y la inductancia de

armadura y, del voltaje del convertidor16.

Figura 1.10 Sistema de control de la rapidez en lazo cerrado para una mquina de c.c. con retroalimentacin de corriente

Fuente: Mquinas elctricas y sistemas accionadores. pg 27

En la figura anterior (1.10), aparece el diagrama de bloques del sistema de

control de velocidad en lazo cerrado para una mquina que incluye

retroalimentacin por corriente y velocidad.

16

C. B. Gray. Mquinas elctricas y sistemas accionadores trad.Ruy Renal Ballester. Mxico. Alfaomega, 1997. pg. 272-273.

CAPTULO I

MARCO TERICO

17

1.7 DIFERENCIA ENTRE CONTROL Y REGULACIN

Control de velocidad: se enva al motor una seal que se espera que

produzca la velocidad necesaria. La figura 1.11 muestra de manera esquemtica

del control de velocidad.

Figura 1.11 Control de velocidad Fuente: Elaboracin propia

Regulacin de velocidad: Indicamos que el proceso enva una seal de

retorno. Si la velocidad no corresponde con las necesidades, la seal dirigida al

motor se regula automticamente hasta que el motor alcance la velocidad

debida17. La figura 1.12 muestra de manera esquemtica la regulacin de

velocidad.

Figura 1.12 Regulacin de velocidad Fuente: Elaboracin propia.

17

SANCHEZ Ricardo, CURSO Convertidores de frecuencia, Instr. David Hernandez. Bayer Technology Service. CECIQ. Planta Santa Clara, Ecatepec Estado de Mxico.2008.

CAPTULO I

MARCO TERICO

18

1.8 INTRODUCCIN A LOS VARIADORES DE VELOCIDAD Y

CONTROLADORES

Desde que los motores elctricos se empezaron a utilizar en la industria,

no se ha parado de innovar y estudiar nuevas tcnicas de maniobra, control y

proteccin de dichos motores.

Uno de los objetivos que pretenda el control del motor elctrico era

desplazar el motor de corriente continua, que durante aos se ha utilizado por su

relativa facilidad para variar la velocidad, aunque tenan muchos inconvenientes,

como son las chispas en las escobillas que daan el colector, y utilizar el clsico

motor de corriente alterna por sus innumerables ventajas18. La dificultad de

emplear este tipo de motores era variar la frecuencia, pero con la aparicin de

nuevos componentes electrnicos esta dificultad queda subsanada gracias a los

variadores de frecuencia para motores de c.a. llegando a tal grado de sofisticacin

que en algunas ocasiones han desplazado a los motores de c.c. existentes en la

industria. Con frecuencia, en procesos complejos, se necesita de un control de

velocidad ms puntual, un control del par motor y sentido de rotacin, esto

generalmente es realizado por un controlador tambin llamado controlador, drive

controller19 .

Como definicin, para los controladores podemos citar lo que nos

menciona Ramn Piedrafita Moreno, en su libro Automatizacin industrial, donde

dice:

Los variadores de velocidad son controladores electrnicos que

se encargan de regular la velocidad de los motores

Los controladores comprenden una parte de potencia y otra de

mando. La parte de potencia comprende los elementos de conmutacin

y dispositivos asociados (tiristores, mosfets, protecciones).

18

ALVAREZ Pulido Manuel. Convertidores de frecuencia, controladores de motores y ssr primera edicin, Espaa, Marcombo. 2000. pg.XIII 19 CLENET Daniel (Schneider Electric), InTech Mxico Automatizacin Ao 7 No2, Enero-Marzo 2008, ISA, rgano oficial de difusin de ISA Mxico Seccin Central (Setting the Standard for Automation), pg. 56.

CAPTULO I

MARCO TERICO

19

La parte de mando agrupa el control de los elementos de

potencia, la interfaz de comunicacin con el autmata programable y

captacin de seales o captadores necesarios para efectuar la

regulacin de velocidad. El control de velocidad se puede realizar en

lazo abierto o e lazo cerrado segn se tome en cuenta o no la seal

proporcionada por un tacmetro o por un encoder. 20

1.9 CONTROLADORES PARA MOTORES DE C.C

En muchos procesos industriales, es necesaria la variacin de velocidad

de los motores elctricos, hasta hace algunos aos, el motor de c.c. tena la

exclusividad prctica de variar su velocidad con facilidad, pero actualmente esta

exclusividad ha cado gracias a los avances de la electrnica de potencia, y es

posible hacer lo mismo con los motores de c.a, sin embargo. El campo de

aplicacin de los motores de c.c. todava sigue siendo muy amplio.

El variador de velocidad es el elemento principal de control de un motor

de c.c. este equipo puede estar alimentado por corriente monofsica o por

corriente trifsica y a su vez ser de unidireccin o bidireccional21. Esto ltimo

quiere decir que pueden, segn el convertidor electrnico, o hacer funcionar un

motor en un slo sentido de rotacin (unidireccional), o en los dos sentidos

(bidireccionales)22, La figura 1.13 representa fsicamente a un drive para motor de

c.c. y c.a.

Figura 1.13 Drive para motores de c.c. y c.a. (Eurotherm) Fuente: www. //cimtecautomation.com/Eurotherm_Drives_Repairs.htm?gclid=COj-

2fPD9pkCFRKAxgodxmOYjg

20

PIEDRAFITA Moreno Ramn, Ingeniera de la AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL, Segunda Edicin, Mxico, Alfaomega Ra-Ma, 2004. pag. 98,100. 21

ROLDN Viloria Jos, Motores elctricos y accionamientos de mquinas 30 tipos de motores primera edicin, Espaa, Thomson Paraninfo. 2005. pg.208. 22

CLENET Daniel, Op. Cit. pg. 57

CAPTULO I

MARCO TERICO

20

Los controladores electrnicos de velocidad para motores de c.c. hacen

ms que cambiar y reducir el voltaje de arranque, un frenado dinmico y controlar

la velocidad del motor de c.c. Estos equipos precisamente controlan la velocidad

del motor antes de su arranque, lo arranca, para y condiciona el sentido de giro,

pero adicionalmente a esto el controlador electrnico para motores de c.c. protege

al motor de sobrecorrientes y sobrecargas.

En la figura 1.14 se muestra a modo de ejemplo y representacin

esquemtico, el sistema de regulacin del motor de c.c. por dnamo tacmetrico y

control de intensidad de voltaje a armadura.

Figura 1.14 Regulacin de un motor c.c. por tacmetro. Fuente:Elaboracin propia

Con el potencimetro (POT1) se ajusta el control de intensidad de

corriente a un valor deseado (sobre todo para que no sobrepase de unos ciertos

lmites en el arranque) controlando as la velocidad del motor.

El tacmetro es un pequeo generador de c.c. que genera una tensin

proporcional a la velocidad con que es movida por el eje del motor. Esta enva una

tensin de retorno al comparador, el cual compara la misma con la seal enviada

por el potencimetro de referencia; el resultado de la comparacin es enviado al

amplificador de velocidad. Este, a su vez, proporciona al rectificador de corriente

los impulsos necesarios para que la tensin continua aplicada al inducido del

motor sea la suficiente para adaptarse a la velocidad de referencia prefijada.

CAPTULO I

MARCO TERICO

21

1.9.1 Caractersticas de los controladores de corriente contina

Control de aceleracin lineal: Aceleracin y desaceleracin en rangos

suaves y ajustables.

Regulacin de velocidad: Con variaciones de carga, la velocidad se

mantiene en 1.0%, para mejores variaciones tan bajas como 0.1% es

posible pero el costo aumenta.

Capacidades de pulso (jog): El motor puede ser pulsado separadamente

en velocidades ajustables por adelanto y atraso.

Seguidor: Esta operacin es controlable por un tacmetro o encoder

exterior.

Ventilacin: La velocidad controlada por el motor permite o dispone

activar la ventilacin.

El motor de c.c. contiene el control de la temperatura por separado y

mantiene la temperatura de este cuando se presenta un

sobrecalentamiento.

Rango prolongado: El drive suministra capacidades superiores de la

velocidad nominal del motor, limitando los caballos de fuerza a un valor

constante

Medicin: Las indicaciones estn disponibles para voltajes, ampers, y

velocidad. La medicin e indicacin es til para instalar, monitorear y

ajuste de sistema23.

Los controladores de c.c. tambin proporcionan protecciones elctricas

para el motor y para el mismo equipo, como son:

Proteccin trmica de puente de un SCR de potencia

Proteccin contra corto circuito a travs del uso especial de activacin

de fusibles.

23

WEBB John y GRESHOCK Kevin, Industrial control Electronics Segunda edicin, USA, Macmillian. 1993, pg.393 y 395

CAPTULO I

MARCO TERICO

22

Varios tipos de proteccin de sobrecorriente. Esta incluye 300% de

sobrecarga instantnea, mxima corriente de estado seguro (ajustable),

y sobre corriente sostenida.

Bajo voltaje del control lgico del voltaje.

Proteccin contra activacin de avance y retroceso simultaneo. Esta

proteccin previene el dao a los SCRs 24.

1.10 SISTEMA MAESTRO- ESCLAVO Y SINCRONIZADO

1.- Sistemas Maestro-esclavo: Como se muestra en la figura 1.15 el motor

maestro es el que manipula y gobierna al motor que se comporta como esclavo a

travs de seales enviadas por encoders acoplados a las flechas o transmisiones

de los motores respectivamente. Las seales son procesadas, a fin de controlar

velocidad y posicin del motor esclavo.

Figura 1.15 Sistema maestro esclavo Fuente: Elaboracin propia

2.- Operacin de equipos sincronizados: La cantidad de variaciones de

velocidad y posiciones de los motores enlazados para el control de procesos

donde requieren una velocidad especifica necesaria. Necesitan de un control

sincronizado, como su nombre lo dice este sistema debe ser capaz de operar de

forma sincronizada con todos los motores involucrados independientemente de la

velocidad de estos. Para este caso en particular es necesario auxiliarse de un plc,

y normalmente se aplica en donde se requieren controlar bandas transportadoras.

24

WEBB John y GRESHOCK Kevin, Op. Cit. pg. 395

CAPTULO I

MARCO TERICO

23

1.11 ACELERACIN CONTROLADA

La aceleracin (figura 1.16), indica la rapidez con que aumenta la

velocidad, y el tiempo empleado hasta que la velocidad alcanza el nuevo valor se

denomina tiempo de aceleracin.

Figura 1.16 Aceleracin Fuente: Curso Inversores de frecuencia bayer technology services. pg. 39

1.12 DECELERACIN CONTROLADA

Cuando se desconecta un motor, su deceleracin se debe nicamente al

par resistente de la propia mquina, esto se conoce como deceleracin natural.

Los arrancadores y controladores electrnicos permiten controlar la deceleracin

mediante una rampa lineal, generalmente independiente de la rampa de

aceleracin. Esta rampa puede ajustarse de manera que se consigna un tiempo

para pasar de la velocidad de rgimen fijada a una velocidad intermediaria nula.

La figura 1.17 muestra la grfica de la desaceleracin.

Figura 1.17 Deceleracin Fuente: Curso Inversores de frecuencia bayer technology services. pg. 39

CAPTULO I

MARCO TERICO

24

1.13 PAR MOTOR O TORQUE Par motor o torque: Es la fuerza de torsin aplicada a una carga, en

forma directa o indirecta las unidades tpicas utilizadas son lbs-in (libras-pie) o

kgs-mtro (kilo gramos-metro), o sus equivalentes (lo correcto es Nw-mt) 25

El par no se debe confundirse con el trabajo, este se define como una

fuerza f, que acta sobre un cuerpo, lo que provoca su movimiento a lo largo de

una distancia d. el trabajo realizado es el producto de la componente de la fuerza f

que acta en el mismo sentido en que se mueve el cuerpo (para vencer la

resistencia) durante cierta distancia d. si se aplica una fuerza pero no se produce

movimiento. No se realiza trabajo recprocamente, sobre un cuerpo puede existir

una fuerza que tienda a producir rotacin (un par) e incluso si el cuerpo no gira,

existe par que es el producto de la fuerza y la distancia radial al centro del eje de

rotacin

1.14 VENTAJAS DE LOS CONTROLADORES

Ahorro energtico; consume slo lo que necesita en cada momento

Se puede instalar en mquinas que estn funcionando sin l y no

se tienen que modificar sus partes.

Puede ser controlado a distancia y con cualquier sistema

automtico.

Se puede conectar varios motores en paralelo.

No precisa mantenimiento alguno.

Los motores que se pueden utilizar son estndar.

No precisa relvador trmico, ya que protege el motor por control

de la intensidad, sobrecarga y sobreintensidad instantnea.

Se puede conseguir una velocidad constante cualquiera que sea la

carga.

Se puede programar el tiempo de arranque y de parada o freno.

25

SANCHEZ Ricardo, Op. Cit. Curso convertidores de frecuencia

CAPTULO I

MARCO TERICO

25

1.15 APLICACIONES DE LOS CONTROLADORES

En la actualidad, los controladores electrnicos de velocidad para motores

ya sea de corriente alterna o corriente directa tienen una gama de aplicaciones

muy variada en la industria. Por ello su gran aceptacin a revolucionar el manejo y

el empleo de la maquinaria en los procesos productivos, as como contribuir a

elevar la productividad y la eficiencia. A continuacin se mencionan algunas

industrias donde se utilizan estos equipos.

Metal-mecnica, Refresqueras, Plantas de tratamiento de aguas,

Cementeras, Qumicas, Farmacuticas, Alimentos, y ms. Las maquinarias o

procesos a manejar son muy variados como por ejemplo; bandas transportadoras,

mquinas llenadoras, paletizadoras, sistemas de bombeo, ventiladores, gras

viajeras, compresores, elevadores y ms.

1.16 COMPARACIN EN FORMAS DE VARIAR LA VELOCIDAD EN

MOTORES DE C.C. Y C.A.

La tabla 1.3, muestra las distintas formas de variar la velocidad en

motores de corriente continua (c.c.) y corriente alterna (c.a).

VARIADOR CMO VARIAR VELOCIDAD? TIPO DE MOTOR

NORMALMENTE UTILIZADO

MOTOR C.A.

*VARIANDO LA FRECUENCIA

*CAMBIANDO EL NMERO DE POLOS

ASNCRONOS TRIFSICOS

MOTOR C.C.

*VARIANDO EL VOLTAJE

LIMITANDO EL FLUJO DE CORRIENTE

DERIVACIN

Tabla 1.3 Comparacin entre formas de variar velocidad en motores de c.a. y c.c. Fuente: Elaboracin propia

Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador 590SP Eurotherm.

CAPTULO II INSTALACIN Y

CONEXIONES DE LOS EQUIPOS

El objetivo de este segundo captulo es describir como se instalaron y pusieron en servicio los equipos utilizados, (CONTROLADOR590SP EUROTHERM, motor y generador de c.c.) dentro del laboratorio B-

03, de ICA en la ESIME Zacatenco

CAPTULO II

INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS

27

Es una degradacin para el ser humano un remo y usarlo como fuente de energa: pero

es as igual de degradacin tareas puramente repetitivas en una fbrica, que exigen menos de la millonsima de su poder cerebral.

Norbert Wiener26

2.1 INTRODUCCIN AL CONTROLADOR 590SP EUROTHERM

De acuerdo al manual de operacin del controlador 590SP Eurotherm, las

condiciones ideales de instalacin, operacin y funcionamiento se describen a

continuacin.

El controlador 590SP Eurotherm est diseado para controlar motores

estndar de imn permanente o excitacin en paralelo (shunt o derivacin) de

corriente continua, este controlador esta diseado para un rango de suministro de

110 a 400 volts de corriente alterna de una fase, con una frecuencia entre 50 y

70Hz, con un mximo de corriente de 27 Ampers. La figura 2.1 muestra el aspecto

exterior del controlador 590SP Eurotherm.

Figura 2.1 controlador 590SP Eurotherm Fuente: Foto tomada en el lab. B-03,ICA, Esime Z

26

WIENER Norbert. Matemtico Estadounidense (1894-1864).

CAPTULO II INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS

CAPTULO II


28

2.1.1 Caractersticas principales del controlador 590SP

Microprocesador: El control del microprocesador es de 16 bit, y adems

tiene las siguientes caractersticas principales:

Comunicacin a travs de un puerto serial RS-232 Y RS-422, para

comunicarse a computadoras personales mediante su software, esto

permite sistemas avanzados de monitoreo y descarga de parmetros.

Un circuito de control construido por un software estndar de bloques.

Control en lazo abierto y lazo cerrado.

Opciones de retroalimentacin: El controlador est diseado para cuatro

tipos de retroalimentacin por velocidad.

La retroalimentacin del voltaje de la armadura, es una caracterstica

estndar en la que no requiere una retroalimentacin de un dispositivo

de conexin externo.

Tacmetro Analgico de AC o DC.

Fibra ptica de plstico.

Encoders elctricos.

Estos tres ltimos requieren de sus respectivas tarjetas de control.

Aislamiento de tarjetas de control: El circuito de control del controlador

590SP, est elctricamente aislado de la fuente de poder, de esta manera

aumenta la seguridad de interconexin del propio equipo.

Frecuencia y autorango: El equipo es capaz de ajustarse

automticamente y aceptar un suministro de frecuencia entre 40 y 70Hz.

Interface hombre maquina (MMI, Man-Machine Interface): El equipo

cuenta con una pantalla que despliega dos lneas alfanumricas, donde se puede

observar todos los parmetros del equipo. Tambin cuenta con 4 botones para

navegar dentro del men y as ver o modificar estos parmetros.

CAPTULO II


29

Leds Indicadores: El controlador 590SP en la parte frontal cuenta con

seis led que indican el estado del equipo, alarmas y errores.

Control regenerativo: El equipo consta de dos controles electrnicos, por

medio de puentes de tiristores de onda completa, los cuales suministran el control

de velocidad.

Calibracin simple: Se puede calibrar mediante un selector por medio de

un tacmetro que genera la velocidad de retroalimentacin, corriente de armadura

y voltaje de la armadura (slo si se cuenta con su tarjeta).

Lazo de corriente autosintonizado: El software del controlador automtico

sintoniza al lazo de corriente del controlador y crea una rutina automtica. En la

figura 2.2 muestra los componentes del controlador 590 SP

Figura 2.2 Diagrama a bloques del controlador 590SP Eurotherm Fuente: Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 1-2

CAPTULO II


30

2.2 IDENTIFICACIN DE PARTES BSICAS DEL CONTROLADOR 590SP

En la figura 2.3 se muestran las partes principales de las que se compone

el controlador 590SP Eurotherm.

El equipo consta de tres partes principales:

Tarjeta de control

Tarjeta de poder

Grupo de 4 tiristores (SCRs)

Figura 2.3 Partes bsicas del controlador 590SP Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 2-1.

CAPTULO II


31

2.3 INSTALACIN Y CONEXIN

El controlador 590SP Eurotherm est diseado para una fcil instalacin,

la figura 2.4 muestra la vista frontal del controlador 590SP Eurotherm, donde se

puede observar el lugar de ubicacin de los elementos que se compone.

Figura 2.4 Vista frontal del controlador 590SP Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-5

CAPTULO II


32

2.4 INSTRUCCIONES DE MONTAJE

El controlador 590SP est diseado para que se coloque directamente en

forma vertical, as el aire fluir a travs del disipador de calor y se evitaran

sobrecalentamientos, esto se hace con ayuda de tornillos ubicados en cada una

de las esquinas. La figura 2.5 muestra las ranuras para su montaje. Se debe

checar el controlador antes de montarlo para corroborar que no haya elementos o

materiales estorbando, ya que podran daar o restringir la instalacin y operacin

del equipo.

Figura 2.5 Montaje vertical del controlador Fuente: Foto tomada en el lab. B-03,ICA, Esime Z

CAPTULO II


33

La temperatura ambiente mxima de operacin del controlador es a 45 oC

(113 O F). A los 45 0C el controlador disipa 90 Watts cuando esta operando en un

rango mximo de corriente de 27 Amp, la tabla 2.1 muestra la disipacin de

potencia en los motores estndar.

MOTOR A 180VCD

CORRIENTE DEL MOTOR

PERDIDA DE POTENCIA @ 45 C

1Hp 6.1Amp 22Watts

2Hp 10.8Amp 32Watts

3Hp 16Amp 50Watts

5Hp 27Amp 90Watts

Tabla 2.1 Disipacin de potencia en motores estndar Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-1.

NOTA: no se debe operar arriba de los 55 C (131 F), ya que no es

recomendable, ya que puede causar daos al equipo.

2.5 PRECAUCIONES PARA LAS CONEXIONES DEL EQUIPO

Las conexiones del controlador 590SP tiene la finalidad de configurar el

control de velocidad de un motor de corriente continua con excitacin en paralelo

(shunt o derivado) o de imn permanente. Hay que tener especial cuidado en el

cableado de todos los elementos del equipo y el motor. Un cableado incorrecto

comnmente causa problemas de arranque del controlador, adems que puede

haber ms problemas a futuro. Cuando se trabaja en el cableado de las

conexiones, se debe desenergizar la fuente de energa principal del controlador.

Es importante que antes de realizar cualquier conexin observen la lista

de terminales, para saber que es lo que estn conectando en cada borne, esto se

puede ver en las tablas (2.3, 2.4, 2.5), que se encuentran el las pginas, (51, 52,

53).

En la figura 2.6 se muestra el diagrama de conexin principal del equipo,

todas las conexiones se mostraran por separado para un mejor entendimiento en

todas sus aplicaciones.

CAPTULO II


34

Figura 2.6 Diagrama principal de conexiones del controlador 590SP Eurotherm. Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-5

NOTA: Este diagrama se muestra en su tamao original en el apartado de

Anexos.

CAPTULO II


35

2.5.1 Conexiones de armadura y suministro principal

NOTA: Antes de hacer la conexin de la armadura, es importante checar

la polaridad de los bornes del motor y del generador de corriente continua (saber

cul es el positivo y negativo).

Se conecta el suministro de energa de corriente alterna en las terminales

de la lnea L1 y L2, la tierra fsica se conecta a travs del tornillo aterrizado del

equipo. El suministro principal de corriente alterna requiere de una proteccin para

el controlador 590SP, esta proteccin se calculo multiplicando la corriente nominal

del equipo por 1.25, esto es: 37ampX1.25=46.25ampers por lo tanto el valor del

interruptor termomagntico apropiado es de: 60 Ampers. La conexin de armadura

del motor se hace conectando directamente a los bornes (A+ y A-) del controlador

590SP. La salida de la armadura y entrada de la fuente de alimentacin principal

se localizan al fondo del panel del equipo como se muestra en la figura 2.7.

Figura 2.7 Terminales de lnea y armadura Fuente: Foto tomada en el lab. B-03,ICA, Esime Z

CAPTULO II


36

Segn el manual del fabricante, la conexin de armadura se hace

directamente del motor a las terminales (A+ y A-) del controlador 590SP. En la

figura 2.8 se muestra como queda cableado la conexin de la armadura y el

suministro principal (L1 y L2).

Figura 2.8 Conexin de la fuente principal y armadura del motor Fuente: Foto tomada en el lab. B-03,ICA, Esime Z

Si se usa un contactor de corriente directa para el arranque, se deben de

conectar dos contactos normalmente abiertos entre las clemas de (A- y A+), como

lo muestra la figura 2.9

Figura 2.9 Conexin del contactor de c.c. Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-13

CAPTULO II


37

El borne de conexin a tierra del suministro principal se hace por medio

del tornillo aterrizado del equipo, este se localiza al fondo, a la izquierda del

equipo. Para las estas conexiones se debe utilizar un cable de calibre de 10AWG

(4mm2) como mnimo segn el manual del fabricante.

2.5.2 Conexin del bobinado de campo

NOTA: Antes de realizar esta conexin del bobinado de campo se debe

estudiar las posiciones de sus puentes correspondientes JP1 y JP2, y cul es su

significado de cada posicin, ya que una mala posicin en los puentes, ocasionar

un mal funcionamiento del controlador590SP, o puede ocurrir una sobre carga. La

figura 2.12 muestra el significado de cada posicin de los puentes, esta figura se

encuentra en la pg. 38

Se deben de conectar el negativo (-) del bobinado de campo de motor a la

clema D3 y el positivo (+) a la clema D4, y colocar los puentes JP1 Y JP2 en la

posicin 2 y 3, la figura 2.10 se muestra el diagrama de conexin. Cuando se

requiera un voltaje mayor de 240VCD para el bobinado de campo del motor, la

conexin se deber realizar en las clemas D1 y D2, y se debern cambiar los

puentes JP1 y JP2 de la posicin 2 y 3 a la posicin 1 y 2, como se muestra en la

figura 2.10. Estos puentes se localizan en la esquina del lado izquierdo de la

tarjeta de poder.

Figura 2.10 Conexin de bobinado de campo paralelo del motor de c.c. Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-13

CAPTULO II


38

2.5.3 Conexin de la fuente principal

El controlador 590SP puede ser energizado hasta un valor mximo de

400VCA conectando directamente el suministro a las terminales (L1 y L2), este

voltaje es el mismo suministrado al bobinado de campo del motor. Ms sin

embargo se puede conectar un valor distinto a est suministro de voltaje, el valor

de voltaje que puede ser suministrado se encuentra en un rango de 110 a 240

VCA (volts de corriente alterna). Este suministro de voltaje tiene que ser

conectado en las clemas D7 (neutro) y D8 (lnea), como se muestra en la siguiente

figura 2.11. Adicionalmente se deben mover los puentes JP5 y JP6 de la posicin

2 y 3, a la posicin 1 y 2.

Figura 2.11 Conexin de fuente auxiliar Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-13

CAPTULO II


39

2.5.4 Puentes

Los puentes estn localizados en la parte izquierda debajo del panel de

poder. La figura 2.12 muestra el significado de cada uno de ellos.

Figura 2.12 Control de puentes Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-6.

En la tabla 2.2, se describe la funcin de la posicin de cada puente.

Jumpers Posicin 1y 2 Posicin 2 y 3

JP1 y JP2 Suministro externo de campo Suministro interno de campo

JP3 y JP4 Arranque de los contactos de los relevadores de la fuente externa

Arranque de los contactos de los relevadores de la fuente interna

JP5 y JP6 Control externo de poder Control interno de poder Tabla 2.2 Posicin de los puentes

Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual App.A-5.

CAPTULO II


40

2.5.5 Habilitacin de los disparos de tiristores

La terminal C5 (ENABLE) habilita y deshabilita los disparos de los

tiristores del controlador 590SP, la conexin se hace entre esta terminal y la

terminal A9 (+ 24VDC), a travs de un contacto o botn auxiliar normalmente

abierto. La figura 2.13 muestra esta conexin.

Figura 2.13 Conexin del disparo de tiristores Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-6.

2.5.6 Conexin de termistor

Las terminales (A1 y C1) es un voltaje de seal cero y, comnmente

regresa al controlador (+ 24 VCD) internamente a la fuente regulada. Si el motor

cuenta con dispositivos sensibles a la sobre temperatura tales como termostatos,

o termistores, se conectan estos dispositivos entre las terminales C1 (0V) y C2

(termistores), como se muestra en la figura 2.14.

Figura 2.14 Diagrama l de conexiones Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-13

CAPTULO II


41

2.6 CORRIENTE LMITE

Para mejores aplicaciones, se conecta la terminal A6 (ANALOGIC INPUT

5) a la terminal B3 (+10VCD REFERENCE) y la terminal A5 (ANALOGIC INPUT 4)

a la terminal B4 (- 10VCD REFERENCE). Este ajuste de referencia del controlador

590SP positivo y negativo de la corriente limite es de (+100% y -100%),

respectivamente, para el adelanto y reversa del motor en operacin y permite

ajustar la corriente limite principal en los parmetros de 0 a 200%. La figura 2.15

muestra el diagrama de conexin del ajuste de corriente lmite. La secuencia para

modificar el valor de la corriente lmite se muestra a continuacin.

SETUP::PARAMETERS::CURRENT LOOP::MAIN CURR. LIMIT

Figura 2.15 Conexin de ajuste de corriente limite Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-13

Este ajuste tambin es posible hacerlo externamente con un

potencimetro de 10K (segn el manual del fabricante), se conectan sus

extremos entre las terminales B3 (+ 10VCD REFERENCE) y B1 (0VCD) y la

terminal media del potencimetro a la terminal A6. Se podr ajustar la corriente

lmite de 0 a 200%, la figura 2.16 muestra al diagrama de conexin.

CAPTULO II


42

Figura 2.16 Conexin de potencimetro para corriente limite Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-13

2.7 VELOCIDAD DE DEMANDA

Para una operacin normal, conectar la velocidad de demanda a la

terminal A4 (SETPOINT RAMP). Esta entrada est escalada en +10VCD igual a la

velocidad de demanda mxima de adelanto (+100%) y -10VCD igual a la

velocidad de demanda mxima de reversa (-100%).

O bien conectar los extremos de las terminales de un potencimetro de

10k (segn el manual del fabricante), a la terminal B3 (+10VCD REFERENCE) y

el otro extremo a B4 (-10VCD REFERENCE) y la terminal media a A4, esto es

para una aplicacin reversible y en los dos sentidos de las manecillas de reloj. La

velocidad de demanda slo opera entre 0 y +10 volts. Para que el motor gire slo

en un sentido de a las manecillas del reloj cambiar la conexin de B3 a terminal A1

(seal de tierra), La siguiente figura 2.17 muestra la conexin de velocidad de

demanda, en el sentido de las manacillas de reloj.

CAPTULO II


43

Figura 2.17 Conexin de potencimetro para velocidad de demanda Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-13

NOTA: es importante hacer una conexin adecuada, ya que si la salida

del potencimetro se conecta en otro borne por ejemplo, si se conecta la salida en

el borne B3, el motor slo podr girar en una sola direccin, y no se podr cambiar

el giro con el potencimetro.

2.8 ENTRADAS DE ARRANQUE Y PARO

Conectar la terminal C9 a travs de un botn o contacto normalmente

abierto a la terminal C3 (RUN) esto suministra un control normal de paro y

arranque, como se muestra en la siguiente figura 2.18. Cuando el contacto o

botn es abierto, el equipo forjar un control de paro, cuando este se encuentre

cerrado, el equipo funcionara.

CAPTULO II


44

Figura 2.18 Conexin de arranque o modo RUN Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-13

2.9 ENTRADA DE IMPULSO (JOG)

Figura 2.19 Conexin de impulso (jog) Fuente: 590SP Digital DC Drive, product manual pg. 3-13

La figura anterior (figura 2.19), muestra la terminal C4 (JOG) que es

conectada a travs de un botn o contacto normalmente abierto a la terminal C9

para aplicaciones de impulso (jog) esto es darle un pequeo impulso al mot

Pues Taen March A

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