Fundamentos de motores eléctricos y automatismos programables

Motores Eléctricos

Transformación de Energía

Un motor eléctrico transforma la energía eléctrica, en este caso en corriente alterna (CA), en energía mecánica. Se dividen en síncronos o asíncronos, según la rotación de la parte móvil y la velocidad síncrona. Existe un circuito magnético, excitación e inducido. En la puesta en marcha, una corriente eléctrica recorre los conductores del rotor. En un motor asíncrono, la velocidad del rotor es inferior a la del campo giratorio.

Principios Físicos

Línea de fuerza, sentido de la corriente y sentido del movimiento son magnitudes perpendiculares entre sí.

Motor Asíncrono

El rotor gira a una velocidad diferente a la del flujo giratorio o velocidad síncrona.

Motor Asíncrono Trifásico

Su campo giratorio es generado por un sistema de tres fases que se encuentran desfasadas 120º eléctricos.

Motor de Jaula de Ardilla

• Ventajas: Fácil de reparar, robusto.
• Desventajas: No regula la velocidad.

Motor de Rotor Bobinado

• Ventajas: Robusto.
• Desventajas: Caro y con averías frecuentes.

Motor Asíncrono Monofásico

• Ventajas: Tiene aplicaciones donde no se puede usar trifásico.
• Desventajas: Fuerza de arranque exterior, menor rendimiento.

Motor Universal

Un tipo de motor monofásico que funciona indistintamente con corriente continua (CC) y CA. Se utiliza mucho en pequeños electrodomésticos, con potencia menor a 1 caballo de vapor.

Sistema de Arranque

Se emplea para facilitar el proceso de puesta en marcha y se determina por dos periodos: tipo y tiempo de arranque. Determinación:

• Elegir motor en cortocircuito.
• Arrancador más simple.
• Al arrancar a plena carga.
• Arranque en vacío en estrella y triángulo.
• Si para muy fuerte: motor de rotor bobinado.

Arranque del Motor de Jaula de Ardilla

El bobinado del estator recibe en un solo tiempo la tensión de la red de alimentación.

Variadores de Velocidad

Tipos: Rectificado controlado, convertidor de frecuencia, regulador de tensión.

Inconvenientes: Se necesita una persona encargada de mantener la velocidad, disipan en forma de calor la energía absorbida de la red.

Automatismos Programables

Introducción a los Autómatas Programables (PLC)

Dispositivo electrónico creado para el control de procesos automáticos secuenciales dentro de la industria.

Aplicaciones de los PLCs

• Cadenas de montaje
• Sistemas antirrobo
• Envasadoras
• Cintas transportadoras

Consideraciones al usar un PLC

• Estudio previo: Ver lo que se necesita.
• Estudio técnico: Saber lo que cuesta y la tecnología adecuada.
• Decisión final: Ventajas e inconvenientes de los sistemas.

Componentes de un Sistema con PLC

Captadores

• Termostato
• Sensores de luz
• Final de carrera
• Célula fotoeléctrica

Actuadores

• Motor
• Lámpara
• Zumbador
• Contactores
• Imágenes en pantalla

Interfaz

Sirve de intercomunicador entre distintas partes del autómata. Conector de pantalla.

Periféricos

Externos, auxiliares e independientes del autómata, como la pantalla.

Ventajas y Desventajas de los PLCs

• Ventajas: No es necesario un esquema dibujado, mantenimiento económico, reutilizable.
• Desventajas: Necesita un técnico programador.

Funcionamiento del Autómata

Todos los dispositivos de mando envían una señal a la entrada. El autómata las analiza mediante las señales que recibe de los detectores y las envía a la memoria donde se procesan los datos. En una fracción de segundo, la respuesta es enviada por las salidas a los actuadores de la instalación.

Esquema Estrella-Triángulo

KM1 alimenta directamente el motor a la red, que a la vez activa KM3 y pone en funcionamiento la conexión en estrella para dar fuerza de arranque al motor. A la vez, activa un temporizador que, al cabo de un tiempo o cuando alcanza el 80%, desactiva KM3 y activa KM2, que activa la conexión en triángulo para desarrollar la velocidad final.

Conexión del Motor Trifásico

Tensión de la red vs. tensión del motor:

• Si coincide con la red (menor tensión: conexión triángulo; mayor tensión: estrella).
• Si no coincide: no se puede conectar.