Guia laboratorio accionamientos_elec2013

Guías de Laboratorio
ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS
Enrique Ciro Quispe Oqueña
Ingeniero Electricista, M. Sc., Ph.D.
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
SANTIAGO DE CALI, 2012

AGRADECIMIENTOS
El autor desea expresar su agradecimiento a las personas que colaboraron
determinantemente en la elaboración de esta guía de laboratorios del curso de
Accionamientos Eléctricos. Al instructor de laboratorio Tecnólogo Diego
Fernando Polo Clavijo por la información en detalle de todos los equipos del
laboratorio y de los esquemas de arranque de lógica cableada y programada de
los motores de inducción. Asimismo al estudiante de Ingeniería Eléctrica Diego
Fernando Valencia García por su colaboración en la organización del
documento y en la elaboración de la guía de programación en logo.
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CONTENIDO
pág.
INTRODUCCIÓN 8
LABORATORIO 1. ARRANQUE DE MOTORES ELÉCTRICOS DE
INDUCCIÓN MEDIANTE LÓGICA CABLEADA 9
1.1. PROCEDIMIENTO 10
1.1.1. Arranque directo del motor de inducción 10
1.1.2. Arranque e inversión de marcha manual 11
1.1.3. Arranque estrella – triangulo temporizado 13
INDUCCIÓN MEDIANTE LÓGICA PROGRAMADA 15
2.1.1. Arranque directo del motor de inducción 15
2.1.2. Arranque e inversión de marcha manual 17
2.1.3. Arranque estrella – triangulo temporizado 19
LABORATORIO 3. CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES DC 21
3.1.1. Control por variación de resistencia de armadura 21
3.1.2. Control por variación de tensión de armadura 23
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LABORATORIO 4. CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES DE
INDUCCIÓN POR VARIACIÓN DE TENSIÓN Y FRECUENCIA 25
LABORATORIO 5. ARRANQUE DEL MOTOR DE INDUCCIÓN
USANDO ARRANCADOR SUAVE (SOFT START) 29
BIBLIOGRAFÍA 32
Anexo A. Guía para la programación del LOGO 33
(Adaptado de Siemens. Manual LOGO!) 33
PREPARACIÓN DEL LOGO 35
BLOQUES Y NÚMEROS DE BLOQUE 37
Bloques 37
Representación de un bloque en el display del LOGO 38
Ejemplo de programación en LOGO 39
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LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Materiales y equipos para práctica de lógica cableada 10
Tabla 2. Materiales y equipos para práctica de lógica programada 15
Tabla 3. Materiales y equipos para práctica de control de motor DC 21
Tabla 4. Materiales y equipos para práctica de control de motores
por variación de tensión y frecuencia. 27
Tabla 5. Mediciones de las características de operación del motor
a diferentes frecuencias 27
Tabla 6. Materiales y equipos para práctica de arranque de motor
de inducción usando arrancador suave 30
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LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Diagrama de conexiones de control y fuerza para
arranque directo del motor de inducción 11
arranque con inversión de marcha manual del motor de inducción 12
arranque estrella-triangulo temporizado del motor de inducción 13
Figura 4. Diagrama Lógico para arranque directo del motor de
inducción 16
Figura 5. Diagrama tipo Ladder para arranque directo del motor de
inducción 16
Figura 6. Diagrama Lógico para arranque e inversión de giro
manual del motor de inducción 17
Figura 7. Diagrama tipo Ladder para arranque e inversión de giro
manual del motor de inducción 18
Figura 8. Diagrama Lógico para arranque estrella-triangulo del
motor de inducción 19
Figura 9. Diagrama tipo Ladder para arranque estrella-triangulo del
motor de inducción 20
Figura 10. Circuito equivalente del motor DC con excitación
independiente y una resistencia de armadura adicional 22
Figura 11. Curva Par vs Velocidad del motor DC y el efecto de
agregar una resistencia a la armadura 23
Figura 12. Circuito equivalente del motor DC con excitación
independiente y tensión de armadura variable 24
Figura 13. Variación de la tensión en función de la frecuencia en
porcentaje de los valores nominales 25
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Figura 14. Regulación de velocidad por control V/F 26
Figura 15. Curva Par vs Velocidad del motor de inducción con un
control V/F constante, para frecuencias de 5, 15, 30, 45 y 60 Hz 28
Figura 16. Arreglo anti-paralelo de tiristores para controlar la
tensión en terminales del motor de inducción (Arrancador suave) 29
Figura 17. Curva par vs velocidad del motor de inducción
controlado por el arrancador suave (por variación de tensión en
sus terminales) 31
Figura 18. Entradas y salidas del LOGO 33
Figura 19. Dispositivo LOGO del laboratorio de Ingeniería Eléctrica 34
Figura 20. Borneras de entrada y salida adaptadas al LOGO 34
Figura 21. Parte inferior del LOGO 35
Figura 22. Procedimiento para acceder al menú principal 36
Figura 23. Acceso al menú de programación 36
Figura 24. Confirmación de borrado de memoria de programación 37
Figura 25. Visualización de un bloque en el display 38
Figura 26. Ilustración de asignación del número de bloque 38
Figura 27. Modificación del programa sobre la salida Q1 39
Figura 28. Bloque de Relé de parada automática 39
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INTRODUCCIÓN
Estas guías de laboratorio se han elaborado con el objetivo de reforzar el
aprendizaje del curso de Accionamientos Eléctricos del Programa de Ingeniería
Eléctrica.
El Laboratorio1 está dedicado a la implementación de tres métodos de arranque
del motor de inducción trifásico mediante la lógica cableada: el arranque directo,
el arranque directo con inversión de giro manual y el arranque estrella-triangulo
temporizado.
El Laboratorio 2 está dedicado a los mismos métodos de arranque que el
Laboratorio 1 pero su implementación se realiza mediante la lógica programada
usando los dispositivos LOGO. En el Anexo A de este documento se presenta
una guía básica de programación del LOGO para las personas que no estén
familiarizadas con este dispositivo.
El Laboratorio 3 tiene como objetivo que el estudiante implemente dos métodos
de control de velocidad de motores de corriente directa: el método por variación
de resistencia de armadura y el método por variación de tensión de armadura.
El Laboratorio 4 pretende reforzar el aprendizaje del control de velocidad de
motores de inducción mediante variadores de frecuencia. El laboratorio está
enfocado en la aplicación de un variador industrial de control escalar de
velocidad.
Finalmente el Laboratorio 5 tiene como objetivo que el estudiante aplique un
arrancador suave industrial (soft start) para poner en marcha un motor de
inducción trifásico, y comprenda las ventajas de programación que tiene este
arrancador en la puesta en marcha de esta máquina eléctrica.
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INDUCCIÓN MEDIANTE LÓGICA CABLEADA
Los motores eléctricos de inducción (también conocidos como motores
asíncronos) constituyen los dispositivos de tracción más empleados en el
mundo, con un mayor impacto en procesos de tipo industrial; sector en el cual
consumen aproximadamente el 80% de la energía eléctrica total empleada1
.
En cuanto al sector industrial, una de las necesidades que más se presenta,
consiste en la automatización de sus procesos en busca de altos índices de
eficiencia y mayor competitividad empresarial, necesidad ante la cual se han
desarrollado gran variedad de metodologías y tecnologías que permiten, en el
caso de las industrias que emplean motores de inducción, la automatización del
encendido, apagado e incluso sentido de giro de estas máquinas2
.
Una problemática adicional aparece en el caso de los motores de grandes
potencias; normalmente las corrientes de arranque de los motores de inducción,
a pesar de ser grandes (respecto a sus corrientes nominales), se limitan a
valores tolerables debido a las impedancias de los devanados, sin embargo,
para motores grandes la resistencia de los devanados es pequeña, lo cual
provoca una corriente de arranque que puede ser excesivamente alta respecto
a las protecciones del sistema y frente al objetivo de reducción de pérdidas para
un uso eficiente de la energía eléctrica3
.
Así, en esta práctica de laboratorio se analizan los métodos de automatización
industrial mediante lógica cableada; para ello, se realizarán tres diferentes tipos
de conexión para el arranque del motor trifásico de inducción, todos empleando
métodos de lógica cableada, es decir, que se utilizarán un conjunto de
contactores para realizar el control de la máquina. Inicialmente se implementa el
arranque directo del motor de inducción; posteriormente se realizará el control
correspondiente a la inversión de giro manual del mismo. Finalmente se
implementará el arranque estrella-triangulo temporizado de la máquina
eléctrica.
1
QUISPE OQUEÑA, Enrique Ciro. Una Visión Integral para el uso Racional de la Energía en la
Aplicación de Motores Eléctricos de Inducción. En: El Hombre y la Máquina, Número 20-21,
julio-diciembre, 2003, p 52-59.
2
GARCIA MORENO, Emilio. Automatización de Procesos Industriales. Alfaomega. México.
2001.
3
MOHAMED A. El-Sharkawi. Fundamentals of Electric Drives. Brooks/Cole Publishing
Company: Thomson Learning. Estados Unidos. 2000, p 142 – 143.
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1.1. PROCEDIMIENTO
Para realizar el montaje de las tres prácticas correspondientes a lógica
cableada, se sugiere solicitar en el almacén del laboratorio de Ingeniería
Eléctrica los siguientes materiales y equipos:
Tabla 1. Materiales y equipos para práctica de lógica cableada
Ítem Cantidad
Cables pomona cortos 10
Cables pomona medianos 10
Cables pomona largos 10
Motor trifásico de inducción 1
Amperímetro análogo 1
Aquellos materiales que no se listen en la Tabla 1 podrán emplearse sin ser
solicitados en el almacén, como es el caso de los contactores.
1.1.1. Arranque directo del motor de inducción
Empleando el diagrama de conexiones mostrado en la Figura 1. Diagrama de
conexiones de control y fuerza para arranque directo del motor de inducción,
correspondiente a los diagramas de control (esquema izquierdo) y de fuerza
(esquema derecho) para el arranque directo del motor de inducción, realice el
montaje del mismo en los tableros.
Para la conexión del motor de inducción mostrada en la Figura 1, utilizando un
amperímetro análogo con la escala adecuada, mida la corriente de una de las
fases que alimenta al motor.
Tenga en cuenta la respuesta a las siguientes preguntas para realizar su
análisis:
¿Qué comportamiento presenta la corriente medida?
¿Cuál es su valor máximo?
¿En qué valor se estabiliza?
¿Es apreciable el tiempo en el cual la corriente es máxima?
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Figura 1. Diagrama de conexiones de control y fuerza para arranque
directo del motor de inducción
Fuente: POLO, Diego Fernando. Práctica: Accionamiento de motores y PLC.
Universidad Autónoma de Occidente. Cali. 2009.
1.1.2. Arranque e inversión de marcha manual
Empleando el diagrama de conexiones mostrado en la figura 2, correspondiente
a los diagramas de control (esquema izquierdo) y de fuerza (esquema derecho)
para el arranque e inversión de giro manual del motor de inducción, realice el
montaje del mismo en los tableros.
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Figura 2. Diagrama de conexiones de control y fuerza para arranque con
inversión de marcha manual del motor de inducción
Para la conexión del motor de inducción mostrada en la Figura 2, analice como
este esquema realiza la inversión de giro de la máquina, y que método emplea
para evitar un cortocircuito al momento de realizar el cambio en el sentido de
giro.
Utilizando un amperímetro análogo con la escala adecuada, mida la corriente
de una de las fases que alimenta al motor.
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Arranque el motor en sentido de las manecillas del reloj. Posteriormente des-
energice el circuito, y sin que el motor deje de girar, arranque el mismo para
que gire en sentido contrario a las manecillas del reloj. Utilizando un
fases que alimenta al motor cuando se realiza este cambio.
¿Qué sucede con las corrientes de arranque y de vacío?
1.1.3. Arranque estrella – triangulo temporizado
Empleando el diagrama de conexiones mostrado en la figura 3, correspondiente
a los diagramas de control (esquema izquierdo) y de fuerza (esquema derecho)
para el arranque estrella-triangulo del motor de inducción, realice el montaje del
mismo en los tableros.
Figura 3. Diagrama de conexiones de control y fuerza para arranque
estrella-triangulo temporizado del motor de inducción
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Para la conexión del motor de inducción mostrada en la Figura 3, utilizando un
fases que alimenta al motor.
Cuando el temporizador es accionado:
¿Qué sucede con la corriente medida?
¿Qué puede concluir al comparar la corriente medida en un arranque directo del
motor de inducción con la medida en el arranque estrella-triangulo?
Explique cuáles son las ventajas y desventajas de aplicar el arranque tipo
estrella-triangulo del motor de inducción.
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INDUCCIÓN MEDIANTE LÓGICA PROGRAMADA
En esta práctica de laboratorio, se realizarán tres diferentes tipos de conexión
para el arranque del motor trifásico de inducción, todos empleando métodos de
lógica programada, es decir, que se utilizará un controlador tipo LOGO4
que
realizará toda la acción de control sobre los contactores que arrancan al motor.
Inicialmente se implementa el arranque directo del motor de inducción;
posteriormente se realizará el control correspondiente a la inversión de giro
manual del mismo. Finalmente se implementará el arranque estrella-triangulo
temporizado de la máquina eléctrica.
2.1. PROCEDIMIENTO
Se sugiere emplear los siguientes materiales y equipos disponibles en el
almacén del laboratorio de Ingeniería Eléctrica.
Tabla 2. Materiales y equipos para práctica de lógica programada
Ítem Cantidad
Motor trifásico de inducción 1
LOGO Siemens 1
Amperímetro análogo 1
solicitados en el almacén, como es el caso de los contactores adicionales
necesarios para cada montaje.
2.1.1. Arranque directo del motor de inducción
Empleando el diagrama de fuerza (esquema derecho) de la Figura 1 en la
sección 1.1.1, y el diagrama lógico para programar el LOGO de la Figura 4 y
teniendo en cuenta las conexiones dadas por el diagrama tipo ladder de la
4
SIEMENS. Manual LOGO!. Siemens. Madrid. 1996, p 1 – 61.
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Figura 5 para el arranque directo del motor de inducción, realice el montaje del
mismo en los tableros.
Se realiza entonces el arranque directo del motor de inducción, esta vez
empleando un LOGO, el cual realiza las funciones representativas del diagrama
de control de la lógica cableada, es decir, controla el accionamiento de los
contactores que energizan el motor.
Figura 4. Diagrama Lógico para arranque directo del motor de inducción
Figura 5. Diagrama tipo Ladder para arranque directo del motor de
inducción
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Con base en la respuesta a las siguientes preguntas realice los análisis del
montaje anterior.
2.1.2. Arranque e inversión de marcha manual
Empleando el diagrama de fuerza (esquema derecho) de la Figura 2 en la
sección 1.1.2, y el diagrama lógico para programar el LOGO de la Figura 6 y
teniendo en cuenta las conexiones dadas por el diagrama tipo ladder de la
Figura 7 para el arranque e inversión de giro manual del motor de inducción,
realice el montaje del mismo en los tableros.
Figura 6. Diagrama Lógico para arranque e inversión de giro manual del
motor de inducción
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Figura 7. Diagrama tipo Ladder para arranque e inversión de giro manual
del motor de inducción
Arranque el motor en sentido de las manecillas del reloj. Posteriormente des-
energice el circuito, y sin que el motor deje de girar, arranque el mismo para
que gire en sentido contrario a las manecillas del reloj. Utilizando un
fases que alimenta al motor cuando se realiza este cambio.
¿Qué sucede con las corrientes de arranque y de vacío?
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2.1.3. Arranque estrella – triangulo temporizado
Empleando el diagrama de fuerza (esquema derecho) de la Figura 3, sección
1.1.3, el diagrama lógico para programar el LOGO de la Figura 8 y teniendo en
cuenta las conexiones dadas por el diagrama tipo ladder de la Figura 9 para el
arranque estrella-triangulo del motor de inducción, realice el montaje del mismo
en los tableros.
Figura 8. Diagrama Lógico para arranque estrella-triangulo del motor de
inducción
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Figura 9. Diagrama tipo Ladder para arranque estrella-triangulo del motor
de inducción
Cuando el temporizador es accionado:
¿Qué sucede con la corriente medida?
¿Qué puede concluir al comparar la corriente medida en un arranque directo del
motor de inducción con la medida en el arranque estrella-triangulo?
Explique qué beneficios ofrece el uso de la lógica programada para el arranque
de motores de inducción respecto a la lógica cableada.
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LABORATORIO 3. CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES DC
Los motores de corriente directa (DC) tienen importantes propiedades, como lo
es el caso en que pueden ser fácilmente controlados entregando un alto par de
arranque. De esta manera, a lo largo de la historia, los motores DC han sido
ampliamente utilizados en tareas de movimiento con precisión como
actuadores, manipulación y tracción.
En esta práctica se analizarán dos de los métodos básicos de control de
velocidad de motores DC, empleando una resistencia adicional que limita la
corriente que circula por la armadura del mismo, ilustrada en la figura 10 y
variando la tensión aplicada a la armadura. Se analizará el comportamiento de
esta máquina y de calcularán sus parámetros.
3.1. PROCEDIMIENTO
Usando el motor de corriente continua de excitación independiente y teniendo
en cuenta los materiales y equipos listados en la Tabla 3, realice las siguientes
actividades:
Tabla 3. Materiales y equipos para práctica de control de motor DC
Ítem Cantidad
Multímetro digital 2
Resistencia de control de armadura 1
solicitados en el almacén, como es el caso del motor DC.
3.1.1. Control por variación de resistencia de armadura
Ponga en marcha el motor y usando el freno cárguelo hasta que absorba una
corriente de armadura de 3 A. En estas condiciones mida la velocidad del
motor.
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Adicione a la armadura la resistencia de control de armadura que está en el
laboratorio, de acuerdo a la Figura 10 y ponga en marcha nuevamente el motor.
Figura 10. Circuito equivalente del motor DC con excitación independiente
y una resistencia de armadura adicional
Fuente: MOHAMED A. El-Sharkawi. Fundamentals of electric drives5
Usando el freno cárguelo nuevamente hasta que absorba una corriente de
armadura de 3 A. En estas condiciones mida la velocidad del motor.
Realice las pruebas necesarias y teniendo en cuenta la variación de la curva de
par del motor (Figura 11) encuentren el valor de:
 Resistencia de armadura
 Resistencia de control de armadura
 Constante de excitación: aK
5
Company: Thomson Learning. Estados Unidos. 2000, p 157.
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Figura 11. Curva Par vs Velocidad del motor DC y el efecto de agregar una
resistencia a la armadura
Responda lo siguiente:
 ¿En qué porcentaje se disminuyó la velocidad del motor?
 Calcule la magnitud de la corriente de arranque del motor sin resistencia
adicional y con resistencia adicional.
3.1.2. Control por variación de tensión de armadura
Un método que presenta mayor eficiencia y estabilidad respecto a la variación
de resistencia de armadura, muy comúnmente empleado para controlar los
motores dc es la variación de la tensión aplicada en armadura.
Para esta prueba el motor debe estar alimentado con fuentes independientes
para la armadura y para el circuito de campo.
Ponga en marcha el motor alimentando la armadura con la tensión de placa.
Usando el freno cárguelo hasta que absorba una corriente de armadura de 3 A.
En estas condiciones mida la velocidad del motor.
6
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Siga el mismo procedimiento para tensiones de 90%, 80%, 70% de la tensión
de armadura de placa.
A partir de los datos medidos responda:
¿Qué diferencia encuentra entre este método de control y el de variación de
resistencia de armadura?
¿Es correcto afirmar que este método de control es más eficiente que el
anteriormente tratado? Justifique.
Figura 12. Circuito equivalente del motor DC con excitación independiente
y tensión de armadura variable
7
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LABORATORIO 4. CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES DE
INDUCCIÓN POR VARIACIÓN DE TENSIÓN Y FRECUENCIA
Hasta hace muy poco, las máquinas de inducción o asíncronas eran empleadas
para labores en las que no se requería de un control de velocidad debido a la
complejidad de esta acción sobre este tipo de motores, resultando en métodos
de gran ineficiencia. Con la aparición de la electrónica de potencia en cuanto a
los dispositivos de estado sólido y convertidores de potencia de frecuencia
variable se han diseñado y adaptado diversos dispositivos enfocados al control
óptimo de las variables del motor de inducción, obteniendo como resultado
operaciones de esta máquina con la robustez que ofrece y una acción de
precisión que solo se había conseguido con motores DC8
.
Uno de los métodos de control de velocidad del motor de inducción de mayor
eficiencia y más empleados es mediante la variación de frecuencia y tensión de
alimentación del mismo. Al variar la frecuencia se consigue una variación
efectiva de la velocidad del motor, y variando la tensión de alimentación se
consigue mantener el par deseado al variar la frecuencia de entrada. Estas dos
variables deben mantener una linealidad, es decir, que su cociente debe
permanece constante para obtener el resultado deseado, de acuerdo como se
muestra en la Figura 13.
Figura 13. Variación de la tensión en función de la frecuencia en
porcentaje de los valores nominales
Fuente: FRAILE, Jesús. Máquinas Eléctricas. Quinta edición.9
8
9
FRAILE, Jesus. Máquinas Eléctricas. Quinta edición. McGraw Hill – Interamericana de
España. Madrid. 2003. p 661 – 667.
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La realización de este tipo de control se realiza básicamente a partir de dos
convertidores electrónicos: un rectificador conmutado y un inversor de
conmutación forzada (Figura 14).
Figura 14. Regulación de velocidad por control V/F
En esta práctica se empleará entonces un inversor como convertidor de
potencia de un accionamiento eléctrico para entender el control de velocidad del
motor de inducción mediante variación de V/F.
4.1. PROCEDIMIENTO
Para esta práctica se deben tener en cuenta los materiales listados en la
siguiente tabla:
10
FRAILE, Jesús. Máquinas Eléctricas. Quinta edición. McGraw Hill – Interamericana de
España. Madrid. 2003. p 661 – 667.
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Tabla 4. Materiales y equipos para práctica de control de motores por
variación de tensión y frecuencia.
Ítem Cantidad
Amperímetro 1
solicitados en el almacén, como es el caso del motor AC y el variador de
velocidad.
Use el conjunto variador de frecuencia y motor de inducción jaula de ardilla de
cuatro polos. Puede usar el motor de 3 HP o el de 5 HP.
 Anote los datos de placa del motor.
 Alimente el motor en vacío a la frecuencia de 60 Hz y mida la tensión
aplicada al motor y la velocidad.
 Consigne sus datos en la Tabla 5:
Tabla 5. Mediciones de las características de operación del motor a
diferentes frecuencias
Tensión (V) Frecuencia (Hz) RPM
60
40
20
 Grafique la relación V/F tomando como eje vertical la tensión y eje
horizontal la frecuencia.
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Programe el variador para que realice el arranque y la inversión de giro del
motor. De acuerdo a la curva de Par vs. Velocidad del motor de inducción bajo
estas condiciones, mostrada en la Figura 15, responda:
 ¿En cuántos cuadrantes trabaja el motor de inducción en este proceso?
Figura 15. Curva Par vs Velocidad del motor de inducción con un control
V/F constante, para frecuencias de 5, 15, 30, 45 y 60 Hz
11
FRAILE, Jesús. Máquinas Eléctricas. Quinta edición. McGraw Hill – Interamericana de
España. Madrid. 2003. p 661 – 667.
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LABORATORIO 5. ARRANQUE DEL MOTOR DE INDUCCIÓN USANDO
ARRANCADOR SUAVE (SOFT START)
Un método que puede ser empleado para variar la velocidad de un motor de
inducción, además de la variación de su frecuencia, es la modificación de su
tensión de alimentación en el devanado del estátor. La Figura 16 muestra el
dispositivo empleado para esta tarea, el cual consiste en un arreglo de dos
tiristores por fase conectados en antiparalelo. Con este método se puede variar
el valor rms de la tensión aplicada simplemente modificando el ángulo de
disparo de los tiristores.
Esta aplicación es ampliamente utilizada para el arranque de motores, puesto
que al aumentar progresivamente la tensión en la máquina, se evita la aparición
de grandes corrientes de arranque que pueden ocasionar problemas en la red
eléctrica. El dispositivo para esta acción de control se conoce como arrancador
suave.
En esta práctica se estudiará el funcionamiento de un arrancador suave y sus
modos de operación para el encendido de un motor de inducción en vacío.
Figura 16. Arreglo anti-paralelo de tiristores para controlar la tensión en
terminales del motor de inducción (Arrancador suave)
Fuente: CROWDER Richard. Electric drives and electromechanical systems12
12
CROWDER Richard. Electric drives and electromechanical systems. Elsevier. Gran Bretaña.
2006, p 200.
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5.1. PROCEDIMIENTO
Para esta práctica se deben tener en cuenta los materiales listados en la
siguiente tabla:
Tabla 6. Materiales y equipos para práctica de arranque de motor de
inducción usando arrancador suave.
Ítem Cantidad
Multímetro digital 2
Resistencia de control de armadura 1
solicitados en el almacén, como es el caso del motor AC y el variador de
velocidad.
Usando el arrancador suave (Figura 16), conéctelo con un motor de inducción
de 0.4 HP, y haga las siguientes pruebas.
 Ajuste la rampa de aceleración a mínimo (tensión inicial de operación) y el
tiempo de la rampa en 20 segundos. Ajuste la rampa de parada en 20
segundos. Con estos ajustes arranque el motor y mida los tiempos de
arranque y parada.
 Ajuste la rampa de aceleración al 50% y el tiempo de la rampa en 20
segundos. Ajuste la rampa de parada en 20 segundos. Con estos ajustes
arranque el motor y mida los tiempos de arranque y parada.
 Ajuste la rampa de aceleración al 50% y el tiempo de la rampa en 10
segundos. Ajuste la rampa de parada en 10 segundos. Con estos ajustes
arranque el motor y mida los tiempos de arranque y parada.
 ¿Cuál es el efecto del ajuste de la tensión inicial de operación (ajuste de la
rampa de aceleración) en el tiempo de arranque del motor?
 De acuerdo a la curva par vs velocidad de la Figura 17, responda todas las
preguntas en el laboratorio y entréguelo al final.
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Figura 17. Curva par vs velocidad del motor de inducción controlado por
el arrancador suave (por variación de tensión en sus terminales)
Fuente: FRAILE, Jesus. Máquinas Eléctricas. Quinta edición.13
13
FRAILE, Jesus. Máquinas Eléctricas. Quinta edición. McGraw Hill – Interamericana de
España. Madrid. 2003. p 661 – 667.
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BIBLIOGRAFÍA
CROWDER Richard. Electric drives and electromechanical systems. Elsevier.
Gran Bretaña. 2006, p 200 - 202.
FRAILE MORA, Jesús. Máquinas Eléctricas. Quinta edición. McGraw Hill –
Interamericana de España. Madrid. 2003. p 661 – 667.
GARCIA MORENO, Emilio. Automatización de Procesos Industriales.
Alfaomega. México. 2001.
MOHAMED A. El-Sharkawi. Fundamentals of Electric Drives. Brooks/Cole
Publishing Company: Thomson Learning. Estados Unidos. 2000, p 142 – 157.
POLO, Diego Fernando. Práctica: Accionamiento de motores y PLC.
QUISPE OQUEÑA, Enrique Ciro. Una Visión Integral para el uso Racional de la
Energía en la Aplicación de Motores Eléctricos de Inducción. En: El Hombre y la
Máquina, Número 20-21, julio-diciembre, 2003, p 52-59.
SIEMENS. Manual LOGO!. Siemens. Madrid. 1996, p 1 – 61.
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Anexo A. Guía para la programación del LOGO
(Adaptado de Siemens. Manual LOGO!14
)
El LOGO es el dispositivo denominado por la compañía Siemens como su
“Módulo Lógico Universal mediante el cual se solucionan cometidos en la
técnica de instalaciones en edificios, así como en la construcción de armarios
de distribución, de máquinas y de aparatos”. Ha sido ampliamente usado en
aplicaciones industriales como dispositivo base para el control de procesos
automatizados.
A continuación se muestra una guía paso a paso de cómo programar el LOGO
enfocada al desarrollo de la práctica de LABORATORIO 2. ARRANQUE DE
MOTORES ELÉCTRICOS DE INDUCCIÓN MEDIANTE LÓGICA
PROGRAMADA. En esta se describirá el proceso de programación básica del
LOGO y se ejemplificará realizando la programación del diagrama lógico para
arranque directo del motor de inducción.
La Figura 18 muestra el esquema de entradas y salidas del dispositivo LOGO.
En el laboratorio de ingeniería eléctrica estas entradas y salidas fueron
adaptadas a borneras especiales para facilitar su conexión; estas borneras
pueden observarse en las figuras Figura 199 y Figura 20:
Figura 18. Entradas y salidas del LOGO
Fuente: SIEMENS. Manual LOGO! Siemens. Madrid. 1996, p 27.
14
SIEMENS. Manual LOGO! Siemens. Madrid. 1996, p 1 – 61.
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Figura 19. Dispositivo LOGO del laboratorio de Ingeniería Eléctrica
Figura 20. Borneras de entrada y salida adaptadas al LOGO
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PREPARACIÓN DEL LOGO
Antes de dar comienzo a cualquier tipo de programación es necesario seguir
estos pasos para borrar la memoria previamente guardada en el dispositivo; con
este proceso se pueden evitar posibles interferencias de rutinas anteriormente
programadas y prevenir así mal funcionamientos del montaje a realizar.
Para borrar la memoria del LOGO se debe:
1. Conectar el LOGO al toma corriente con su respectivo cable de conexión.
2. Encenderlo con su interruptor de encendido/apagado que se encuentra
en su parte inferior (ver Figura 21).
Figura 21. Parte inferior del LOGO
3. Para acceder al menú principal presione simultáneamente los botones de
selección izquierda y derecha y el botón ok (Figura 22).
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Figura 22. Procedimiento para acceder al menú principal
4. Una vez visualice el menú principal presione ok sobre la opción
Program.. para acceder al menú de programación, de acuerdo a lo
ilustrado en la Figura 23.
Figura 23. Acceso al menú de programación
5. Una vez en el menú de programación seleccione la opción Clear Prg, en
esta se habilitará la opción de eliminar programas previamente
almacenados en la memoria del LOGO. Se recomienda siempre borrar la
memoria del dispositivo antes de comenzar un nuevo programa, puesto
que programas anteriormente empleados podrían interferir en el
funcionamiento de la acción de control deseada.
6. Cuando seleccione la opción mencionada, baje el cursor hasta Yes para
confirmar la eliminación de la memoria de programación (Figura 24).
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Figura 24. Confirmación de borrado de memoria de programación
7. Con la memoria de programación eliminada ya puede comenzar con la
programación del LOGO. Después de la acción anterior se mostrará de
nuevo en el display el menú de programación. Seleccione sobre este la
opción Edit Prg.
8. Aparecerá entonces el ambiente de edición de programas, en este se
muestra una lista de las salidas Q1, Q2, Q3 … etc. Además de otras
opciones. En este momento el dispositivo LOGO está listo para ser
programado.
BLOQUES Y NÚMEROS DE BLOQUE
Se explica a continuación, basado en el manual del LOGO, el proceso de
vinculación de los bloques de programación entre sí y con las entradas y salidas
del dispositivo en estudio.
Bloques
Un bloque, según el manual de operación del LOGO15
es “una función que
convierte informaciones de entrada en informaciones de salida […] En la
programación se enlazan bornes con bloques. A tal efecto, basta con elegir la
conexión deseada en el menú Co.” El menú Co se denomina así por su término
en inglés Connector (borne).
15
SIEMENS. Manual LOGO! Siemens. Madrid. 1996, p 29.
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Representación de un bloque en el display del LOGO
La Figura 25 muestra como se visualiza un bloque en el display de LOGO. Es
de resaltar que solo se puede visualizar un solo bloque a la vez, para lo cual se
han definido números de bloque para facilitar la gestión del sistema a
programar.
Figura 25. Visualización de un bloque en el display
Figura 26. Ilustración de asignación del número de bloque
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Los números de bloque son automáticamente asignados a cada bloque según
sea creado, y permite observar y navegar a través de las diferentes relaciones
entre bloques facilitando la orientación en el programa.
La Figura 26 muestra la relación existente entre tres diferentes bloques y la
navegación que puede realizarse en el display para observar cada uno.
Ejemplo de programación en LOGO
Se ejemplificará la programación de un circuito lógico en el LOGO a través del
montaje dado en la Figura 4. Diagrama Lógico para arranque directo del motor
de inducción.
1. Ubicado sobre el menú de edición del programa, escoja la salida Q1 y
presione ok.
Figura 27. Modificación del programa sobre la salida Q1
2. Aparece entonces la opción Co. Baje el cursor hasta la opción SF
(funciones especiales) y presione ok.
3. Baje hasta encontrar el bloque RS y presione sobre este ok.
Figura 28. Bloque de Relé de parada automática
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4. El cursor se posicionará entonces sobre la entrada S, presione entonces
ok sobre la misma.
5. Seleccione la opción Co.
6. Baje el cursor hasta encontrar la opción I1 que representa la entrada 1
del LOGO; selecciónela.
7. De manera automática el cursor se posicionará sobre la entrada R,
presione ok y posteriormente seleccione de nuevo la opción Co. Baje
hasta encontrar I2, que representa la entrada 2 del LOGO.
8. Presione ok dos veces, esto lo posicionará de nuevo en el menú de
programación de las salidas.
9. Baje hasta Q2 y presione ok.
10.Seleccione Co y baje el cursor hasta encontrar la opción Q1. Presione
ok.
Con este proceso ya se encuentra programado el circuito deseado. Para salir
del menú de programación presione Esc hasta que llegue de nuevo al menú
principal (Figura 23). Seleccione entonces Start y conecte el LOGO al circuito
que desea controlar.

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