Unidad III de Interpretaciã“n de Plano III Unab, Motores y Circuitos Elã‰Ctricos

7/26/2019 Unidad III de Interpretacin de Plano III Unab, Motores y Circuitos ElCtricos

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INGENIERO EN MARINA MERCANTE MENCINMQUINAS 2013


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Una mquina elctrica pude

transformar la energa elctrica a

mecnica o la energa mecnica a

elctrica.

Como ejemplo de la primera

tenemos el motor elctrico el cual es

un dispositivo que transforma laenerga elctrica en energa

mecnica. en la figura siguiente

podemos observar la figura de un

motor elctrico.

Concepto de Mquina Elctrica.

Es un dispositivo que se encarga de transformar la energa.


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Una mquina que transforma la energa mecnica enenerga elctrica ,se le denomina generador elctrico. lafigura siguiente muestra un generador elctrico


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Clasificacin de motores

Los motores elctricos se puedenclasificar de diferentes formas, entre las mscomunes tenemos: por su numero de fases, porel tipo de corriente, por su Funcin.

Por el numero Monofsicos

de fases pueden ser : BifsicosPolifsicos o trifsicos

Por el tipo De corriente directa o continuade corriente : De corriente alterna

por su funcin: asncronosncronos Trifsico

Monofsico


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Proteccin contra sobrecarga

La causa principal de la falla de los motores es el

sobrecalentamiento de los devanados, debido al exceso de corriente.

Fig. Curva de calentamiento

del motor, y curva de

respuesta para un protector

tpico contra sobre carga


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Ejemplo de calculo de protecciones:

En una instalacin electrica se debe instalar un motor monofsico de 3/4

de h.p. el cual se conecta a una tensin de 220 volts. se desea saber lamagnitud de las protecciones que se deben utilizar en un interruptor defusibles y en un interruptor termomagnetico

De la tabla de amperajes se puede tomar la corriente MOTOR MONOFSICOnominal paraun motor de 3/4 h.p. a 220 volts la cual es de:

Datosp = 3/4 hp in= 3.2 amperese = 220 voltsif= ?ip= ?

Calculo de la proteccin de fusibles:if= k x in

if= 1.8 x 3.2if= 5.76 a por lo que se busca el valor Comercial que Es de 6 A

calculo de la proteccin del interruptor termomagneticoip= c x inip= 2.5 x 3.2ip= 8 amperes el valor comercial del interruptor es de 10 amperes


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Partes de un Motor Elctrico


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LAS PARTES PRINCIPALES DE UN MOTOR SON:

Estator

Un estator es una parte fija de una mquina rotativa, la cual alberga unaparte mvil (rotor). En los motores asncronos trifsicos, tienen un bobinadodistribuido en ranuras a 120.Tienen tres bobinados en el estator, estos bobinados estn desfasados 2 / (3P),siendo P el numero de polos de la maquina

ROTOR:

El Rotor es el componente que gira (rota) en una mquina elctrica,generalmente montada en un eje. En los motores asncronos existen dos tipos,jaula de ardilla o rotor bobinado:

Jaula de ardilla

En su interior contiene barras conductoras a lo largo ,de aluminio o de cobrecon surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuitolos anillos que forman la jaula.


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Los bobinados inductores en el estator de un motor de induccin instan

al campo magntico a rotar alrededor del rotor. El movimiento relativo

entre este campo y la rotacin del rotor induce corriente elctrica, un

flujo en las barras conductoras. Alternadamente estas corrientes que

fluyen longitudinalmente en los conductores reaccionan con el campo

magntico del motor produciendo una fuerza que acta tangente al

rotor, dando por resultado un esfuerzo de torsin para dar vuelta al eje.

Los conductores se inclinan levemente a lo largo de la longitud del rotor

para reducir ruido y para reducir las fluctuaciones del esfuerzo de

torsin que pudieron resultar, a algunas velocidades, y debido a las

interacciones con las barras del estator. El nmero de barras en la jaula

de la ardilla se determina segn las corrientes inducidas en las bobinas

del estator y por lo tanto segn la corriente a travs de ellas. Las

construcciones que ofrecen menos problemas de regeneracin emplean

nmeros primos de barras.


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El ncleo de hierro sirve para llevar el campo magntico a travs del

motor. Su estructura y material se disea para reducir al mnimo lasprdidas. Las lminas finas, separadas por el aislamiento de barniz,

reducen las corrientes parsitas que circulan resultantes de las

corrientes de Foucault. El material, un acero bajo en carbono pero alto

en silicio, con varias veces la resistencia del hierro puro, en la reductora

adicional. El contenido bajo de carbono le hace un material magntico

suave con prdida bajas por histresis.


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ROTOR JAULA DE ARDILLA


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Rotor bobinado

El motor de rotor bobinado tiene un rotor constituido, en vez depor una jaula, por una serie de conductores bobinados sobre l en una

serie de ranuras situadas sobre su superficie. De esta forma se tiene un

bobinado en el interior del campo magntico del esttor, del mismo

nmero de polos (ha de ser construido con mucho cuidado), y en

movimiento.

Este rotor es mucho ms complicado de fabricar y mantener que

el de jaula de ardilla, pero permite el acceso al mismo desde el exterior a

travs de unos anillos que son los que cortocircuitan los bobinados. Estotiene ventajas, como la posibilidad de utilizar un restato de arranque que

permite modificar la velocidad y el par de arranque, as como el reducir la

corriente de arranque.


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CARCASA

Es la cobertura del estator y la parte visible del motor, su funcin es la de

proteger al bobinado y al rotor. Tambin sirve para disipar el calor del

motor, mediante ranuras que toman temperatura mientras el motor

trabaja, y la circulacin de aire (ya sea de forma natural o por un

extractor) las enfra, logrando refrigerar el motor.

Puede proteger al motor de distintos agentes externos segn las normas

de seguridad que cumpla:

Placa de un motor asncrono:

En esta placa vemos que es un motor trifsico porque usa tres fases, que

trabaja con una frecuencia de 60 Hz, que entrega 2900 rpm, que tieneuna proteccin IP54 y que tiene una potencia nominal de 15 kw, esta

potencia es la potencia mecnica que entrega el motor en el cabo del eje,

pero no la absorbida desde la red elctrica, la cual ser mayor por efecto

de rendimiento y factor de potencia.


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Clases de aislamiento:

El motor al trabajar comienza a tomar temperatura y los bobinados

deben mantenerse aislados, por lo que hay que colocar un barniz que

aisl al motor de acuerdo al trabajo que va a realizar o a la temperatura

que va a tomar el bobinado.

Clases de conexiones:

El motor se puede conectar de dos maneras bsicas de conectar un motor

asncrono trifsico, en tringulo o en estrella, dependiendo de la tensin

que soporta el motor, la conexin en estrella aprovecha solo 220 v (en el

sistema argentino), y la conexin en triangulo aprovecha los 380v. Para

realizar la conexin en estrella conectamos el final de todas las fases

juntos, para la conexin en tringulo conectamos el final de una fase con

el comienzo de la otra y el final de esa con el comienzo de la tercera y el

final de esa tercera con el comienzo de la primera.


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Cambio de sentido de giro

Intercambiando de lugar dos de las fases , cambia el sentido de giro

de campo magntico de estator y por lo tanto el sentido de giro del

motor.


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Factores de seleccin de motores

Como mnimo, deben mencionarse los siguientes puntos para especificarmotores:

Tipo de Motor: CD, CA, monofsico, trifsico, entre otros.Potencia y velocidades nominalesVoltaje y frecuencia de operacinTipo de cajaTamao del armaznDetalles de montaje

Adems existen requerimientos especiales , que deben comunicarse al proveedor:

Par torsional de operaciones, velocidad de operacin y potencia nominal

Par torsional de arranqueVariacin de carga que se esperan

Limitaciones de corriente durante la fase de marcha y arranque

Ciclo de trabajo

Variaciones de voltaje que se esperan

Cargas en el eje

Potencia = Par torsional x velocidad


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Tamao del Motor

El tamao del motor se clasifica normalmente por la potencia del mismo.

En la actualidad se maneja con mas frecuencia el caballaje (HP) y a veces

las unidades mtricas de watts y kilowatts. La conversin es:

1 HP = 0,746 kW = 746 W

1 HP = 550 pie.lb/s

1 pie.lb/s = 1,356 W

Las clasificaciones son las siguientes:

Potencia Subfraccionaria: de 1 a 40 milicaballos de potencia (mHP)

Potencia Fraccionaria: de 1/20 a 1.0 HP

Caballaje Integral: de 1.0 HP y mayores


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Motores de Corriente Alterna (CA)

La corriente alterna es producida

por la utilidad elctrica, y

entregada al consumidor industrial,

comercial o residencial en varias

formas.

A la corriente alterna tambin se

las clasifica en monofsica,

trifsica.Las residenciales y comerciales:

Monofsica

Las Industriales: Trifsica


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Voltaje de Corriente Alterna (CA)

En la tabla a continuacin se muestra los voltajes nominales del sistema y elvoltaje nominal tpico para este sistema, tanto para monofsico como para

trifsico:


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Velocidades de los motores de Corriente Alterna (CA)

Un motor de CA que trabaja sin carga (o en vaci) tiende a funcionar con o

cerca de su velocidad sincrnica, s, la cual se relaciona con la frecuencia, f,

de la corriente alterna y con el numero de polos elctricos, p, que se devanan

en el motor, de acuerdo con la ecuacin:

min/.120

revp

fns


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Tipos de armazones de motores

El diseo donde se va a montar el motor determina el tipo de armazn que se

requieren.

Montado de pie

Base amortiguada

Montaje de cara C

Montura D en Brida

De montaje vertical

Sin montaje

Montura de propsito especial


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Funcionamiento de un motor CA

El eje vertical es la velocidad de giro del motor

El eje horizontal es el par torsional que desarrolla el motor


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Motores trifsicos de induccin de Jaula de Ardilla

Tres de los motores trifsico de CA que se usan con mas frecuencia sonconocidos simplemente como diseos B, C y D de acuerdo con NEMA.


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Motores monofsicos

Los 4 tipos de motores monofsicos mas comunes son los de fase partida,

de arranque con capacitor, de capacitor y fase partida permanente, y de polosombreado.


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Proteccin contra sobrecarga

La causa principal de la falla de los motores es el sobrecalentamiento de los

devanados, debido al exceso de corriente.

Fig. Curva decalentamiento del motor,

y curva de respuesta paraun protector tpicocontra sobre carga


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Elementos Elctricos

Redes de Distribucin

Las Lneas de distribucin son trifsica y de corriente alterna a una

frecuencia de 50 Hz, las fases se denominan R- S T o I- II III y el

neutro es 0.

La diferencia de potencial entre fase viene dado en voltios.

Si la Red es de 220 volts, la diferencia de potencial entre fase y neutro es

2203 = 127 Volts.

Los principios de un bobinado, ejemplo correspondiente a un motor, se

designan con las letras U- V- W y los finales con las letras X- Y- Z


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Interruptores

Los Interruptores son aparatos elctricos con los que se abre o se cierra un

circuito, es decir, se corta el paso de corriente o se da el paso.

Los interruptores son Accionados manualmente, cuando son accionados

por medio de un electroimn, se denominan rels o contactores.


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Transformadores

En Muchos circuitos de maniobras con elementos elctricos, se da la

circunstancia de que se alimentan con tensiones no habituales en redes de

distribucin, como son por ejemplo: 110 Volts 48 Volts 24 Volts, etc.

Con los transformadores se puede aumentar o reducir la tensin de la red.

Los transformadores elctricos ,constan bsicamente de un primario, quese conecte a la red, un ncleo magntico y un secundario donde se toma la

corriente para la utilizacin.


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Rectificadores

Los rectificadores son elementos son elementos elctricos que

convierten una corriente alterna , dos sentido en corriente continua

de un sentido.

Los rectificadores de corriente pueden rectificar corrientes

monofsicas, bifsica y trifsicas. Existen varios tipos de conexiones

como: Puente, push-pull y semionda.


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Bobinas

Con el nombre genrico de bobina se designa a un electroimn formado

por: Circuito Magntico Parte fija (1) y parte mvil (2), resortes que

separan la parte fija de la mvil y bobina (3)

Al excitarse la bobina, el ncleo o parte

fija atrae a la armadura o parte mvil,

arrastrando al mismo tiempo los contactos

y cambindolos de posicin. Los contactos

abiertos se cierran y los cerrados se abren.

Al abrirse el circuito de alimentacin a la bobina los

resortes vuelven a separar el ncleo de la armadura,

volviendo los contactos a la posicin inicial.


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Para distinguir en los esquemas, las bobinas de electroimanes

correspondientes a rels o contactores, de otras como,

temporizadores y electrovlvulas, se simbolizan con un crculo , tal

como se aprecia a la izquierda de la lmina.

Temporizador Electrovlvula


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Pulsadores

Los pulsadores son elementos auxiliares utilizados en maniobras de marcha

y parada de circuitos elctricos.

Existe una gran variedad de pulsadores dentro de los llamados de marcha y

parada, pudiendo ser mixtos y mltiples.


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Final de Carrera

Los Fines de curso o carrera son pulsadores de marcha y parada

accionados por dispositivos mecnicos mviles.

Existe una gama muy extensa de fines de carrera, dependiendo de su

forma, construccin y accionamiento del circuito mecnico y elctrico a

que se aplique.

Sealizacin

Para la sealizacin de las maniobras, estado de un

circuito, etc. Se utilizan seales luminosas y seales

acsticas.

Las seales luminosas corresponden a las lmparas y

las acsticas a timbres, claxon y sirenas.


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Conmutadores

Los conmutadores permiten seleccionar uno

de los varios circuitos posibles. Los hay

simples y mltiples, como los que aqu se

representan.

Fusibles

El fusible es un elemento importante del circuito

elctrico, cuya misin es la de protegerlo de

intensidades producidas por cortocircuitos.

El fusible debe ser el inicio de todo circuito

elctrico.

Todas las fases llevarn fusibles, el fusible ser

adecuado a la corriente que debe proteger.


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Rels Trmicos

Los Rels trmicos protegen al circuito de sobre intensidades originadas

por consumo excesivo que se prolonga un tiempo y que puede resultar

perjudicial para los elementos que forman parte del circuito.

Hay rels de otros tipos, como son los magneto trmicos, diferenciales,

de intensidad, de tensin, etc.


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Rels

Los rels se utilizan como elemento auxiliar en los circuitos de

telemando que conforman una maniobra o control.Tambin se utilizan como elemento de mando, cuando son pequeos los

consumos (potencia)

Rel sin excitacin Bobina excitada


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Contactores

1. Electroimn (bobina)

2. Contactos auxilares

3. Contactos principales o de potencia

(a) Bobina en posicin de reposo

(b) Bobina excitada, al alimenta labobina cambian todos deposicin los contactos.

Nota:Estos contactores se utilizan parael control de motores y elementosde potencias.


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Temporizadores

1. A la conexin, contactos abierto (a) y cerrado (b) temporizadores a la

conexin .

Despus de un tiempo de conectarse T, cambian su posicin de los

contactos.

2. A la desconexin, al conectarse T, cambian instantneamente los

contactos y al desconectarse T, los contactos temporizados tardan

un tiempo en volver a la posicin de reposo.


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Intermitente

Consta de dos contactos que se conectan y desconectan de forma

intermitente.

Cuando un contacto se encuentra abierto ,el otro esta cerrado


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Reloj Horario

Consta de un disco sobre el que se programa la conexin y desconexin de sus

contactos.

As por ejemplo, se puede programar la conexin a las 20 horas y desconexin a

las 8 horas.

Utilizando en alumbrado y programaciones diversas en la industria.


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Programador

Tiene mltiples aplicaciones. Consta de un motor que mueve un arbl

sobre el cual el que hay unas levas que conectan y desconectan contactos

de acuerdo con la forma de las levas.

Mltiples aplicaciones en programas de fabricacin.


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