Pues Taen March A
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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
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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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Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador 590SP eurotherm
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NDICE DE FIGURAS
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CAPTULO I: MARCO TEORICO
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.
CAPTULO IV: PRUEBAS Y MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS
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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CAPITULO V: PROYECTO DE TABLERO Y COSTOS
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
CAPTULO I: MARCO TEORICO
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
CAPTULO IV: PRUEBAS Y MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS
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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Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador 590SP eurotherm
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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
CAPITULO V: PROYECTO DE TABLERO Y COSTOS
5.1.- Costos de material
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Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador 590SP eurotherm
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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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Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador 590SP eurotherm
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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
-
Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador 590SP eurotherm
xiv
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.
-
Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador 590SP eurotherm
xv
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.
-
Puesta en marcha de un grupo motor generador de corriente continua, por medio del controlador 590SP eurotherm
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
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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.
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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.
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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.
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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.
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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.
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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.
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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.
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CAPTULO II
INSTALACIN Y PUESTA EN SERVICIO DE LOS EQUIPOS
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