control de motores eléctricos de mcintyre

8/20/2019 Control de Motores Eléctricos de Mcintyre

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Control de motores eléctricos Fundamentos de los sistemas de control

Panel de la red

Control primario

Línea

Motor rotor deanillos

Cambiador

tipo tambor

Resistencias

rotor

Fig. 1-2 Control de un motor con rotor de anillos.

Existen algunos controladores manuales cuya clasificación presentaría alguna

dificultad a causa de que realizan también funciones de control que no son

automáticas. El control manual se caracteriza por el hecho de que el operador

debe mover un interruptor o pulsar un botón para que se efectúe cualquiercambio en las condiciones de funcionamiento de la máquina o del equipo en

cuestión.

1-3 Control Semiautomático

Los controladores que pertenecen a esta clasificación utilizan un arrancadorelectromagnético y uno o más dispositivos pilotos manuales tales como

pulsadores, interruptores de maniobra, combinadores de tambor o dispositivos

análogos (fig. 1-3). Probablemente los mandos más utilizados son los cuadrosde pulsadores a causa de que constituyen una unidad compacta y relativamente

económica. El control semiautomático se emplea principalmente para facilitar

las maniobras de mando y dar flexibilidad a las maniobras de control enaquellas instalaciones en las que el control manual no es posible.

La clave de la clasificación como sistema de control semiautomático es el

hecho de que los dispositivos piloto son accionados manualmente y de que elarrancador del motor es de tipo electromagnético. Probablemente hay más

máquinas manipuladas por control semiautomático que por control manual o

automático. Este tipo de control requiere un operador que inicie cualquiercambio en la posición o condición de funcionamiento de la máquina. Mediante

el uso del arrancador electromagnético puede realizarse este cambio desde un

lugar o puesto de trabajo cómodo o necesario, lo que no es posible con elcontrol manual que debe maniobrarse en el mismo lugar en que está situado el

arrancador.

Panel de la red

Arrancador

electromagnético

Línea

Pulsadoresremotos

Motor

Fig. 1-3 Control semiautomático de un motor.


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Control de motores eléctricos Fundamentos de los sistemas de control

El control manual que más se emplea para variar la velocidad de motoresderivación y mixto (compound) es la combinación de un arrancador de cuatro

posiciones y un regulador de velocidad (sección 3-14).

Resumen

Al lector que comienza el estudio del control de motores le puede parecer quenunca aprenderá todas las funciones que el circuito de control de un motor o deotro dispositivo puede realizar. Los adelantos en este campo son tan rápidos quecasi diariamente se consigue alguno. Sin embargo, cuando se analizan

detenidamente, la mayoría de ellos son simples variantes de las funciones básicas explicadas en este capítulo. Se deberá tener presente que el proyecto, lainstalación y la reparación del equipo de control depende de la perfectacomprensión de los requisitos de la máquina y de las características del motor.

Preguntas de repaso

1. ¿Qué se entiende por control de un motor?2. ¿Cuáles son los tres tipos básicos de control de motor?

3. Enumerar los dos tipos de control de arranque.4. ¿Cuántos tipos de protección existen para los motores?5. ¿Afectan las condiciones de funcionamiento del motor al tipo de control

que debe ser empleado?6. ¿Qué diferencia hay entre los controles automáticos y los semiautomáticos?7. ¿Qué factores es necesario considerar cuando se selecciona un equipo de

arranque?8. ¿Cuáles son los dos métodos básicos de arranque a tensión reducida?9. ¿Cómo puede ser controlada automáticamente la aceleración de los

motores?10. Los arrancadores inversores deben estar equipados con alguna forma de para evitar que ambos arrancadores se cierren al mismo tiempo.

11. Cuando a un motor se le invierte momentáneamente el sentido de giro para pararlo, a este frenado se llama

12. ¿Afecta el porcentaje de sobrecarga al tiempo que tarda en desconectar elrelé de sobrecarga al arrancador?

13. ¿Qué diferencia hay entre protección contra sobrecarga y protección contracortocircuito?

14. ¿Qué es protección contra secuencia incompleta, y en qué dos tipos de

motores se utiliza más?


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Control de motores eléctricos Componentes de control

Quizá la mejor manera de describir un contactor sea decir que es un interruptor

de accionamiento electromagnético. Se compone de un juego de contactos fijosy un juego de contactos móviles que se cierran por el efecto de tracción de unelectroimán. La mayoría de contactores utilizan un electroimán y un dispositivode contactos que corresponde a uno de dos tipos generales. El primero de elloses el tipo de armadura (fig. 3-1). Los contactos son retenidos por efecto de las

piezas polares del electroimán y articulados con charnelas para que puedandesplazarse más o menos horizontalmente hasta tocar los contactos fijos.

Fig. 3-1 Contactor tipo armadura.

El segundo es el tipo de solenoide (fig. 3-2). En este contactor los contactos sonaccionados por el extremo superior del núcleo magnético de un solenoide.Cuando es excitado el solenoide, el núcleo es atraído hacia su interior elevandoasí verticalmente los contactos hasta encontrar los contactos fijos sujetos alsoporte del solenoide.

Independientemente de que el contactor sea del tipo de armadura o del tipo desolenoide, los contactos se separan, interrumpiendo el circuito por la acción dela gravedad cuando se desexcita el electroimán.

Todo lo que es necesario eléctricamente para que funcione el contactor esaplicar a la bobina del electroimán una tensión del valor correcto. Cuando es

aplicada la tensión, los contactos se cierran, y cuando deja de ser aplicada latensión, los contactos se abren.

Fig. 3-2 Contactor tipo solenoide.

3-3 Relés

Los circuitos de control automático contienen generalmente uno o más relés, principalmente a cause de que el relé confiere flexibilidad a los circuitos decontrol. El relé es por su propia construcción un amplificador mecánico.

Recapacitemos un momento acerca del significado de la palabra amplificar.Significa aumentar, ampliar, extender o incrementar. Cuando nosotrosactivamos o excitamos la bobina de un relé con 24 voltios y los contactos estáncontrolando un circuito de 440 voltios, estamos amplificando la tensiónmediante el uso del relé. Las bobinas del relé só1o necesitan una corriente muy

pequeña para su funcionamiento y se utilizan para controlar circuitos de


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de poca sección mientras que en el caso de motores de mayor potencia seemplean resistencias de mayor sección, de forma que se produzca en el

elemento bimetal la temperatura debida cuando circule una intensidad de valor prefijado. Los elementos térmicos utilizados en los relés de sobrecarga poseen, por sí mismos, un retardo en su acción que es inversamente proporcional a lasobrecarga a que esté sometido, como puede verse en el gráfico de la figura 3-8.Cuando la sobrecarga es ligera, el motor sigue funcionando durante algúntiempo sin que actúe el relé, pero si la sobrecarga es grande, actuará casiinmediatamente, desconectando el motor de su fuente de alimentación yevitando que se deteriore.

Fig. 3-8 Curva característica del relé de sobrecarga

Los relés térmicos actúan sólo por efecto del calor, influyendo por lo tanto la

temperatura del aire que los rodea, por lo que en los lugares donde se ha de

prever altas temperaturas las resistencias de caldeo empleadas en el relé debenestar sobredimensionadas. También existen dispositivos bimetálicos destinados

a compensar el efecto de los cambios de temperatura ambiente en elfuncionamiento del relé. Los relés provistos de estos dispositivos reciben elnombre de relés de sobrecarga compensados.

El tercer tipo de relés de sobrecarga es el electromagnético (figura 3-9). Suelemento básico es una bobina conectada de modo que sea sensible a lacorriente del motor mediante el uso de transformadores de corriente o porconexión directa. Cuando la corriente excede el valor nominal del motor, la

bobina del relé produce el desplazamiento del núcleo móvil situado en su

interior y abre los contactos del circuito de control. Los relés electromagnéticosde sobrecarga se encuentran generalmente en arrancadores de motores grandes.

Fig. 3-9 Relé de sobrecarga, tipo electromagnético.

(Allen-Bradley Company)

Después de cada disparo o actuación del relé de sobrecarga debe volverse a suanterior posición (reenganche), ya sea automática o manualmente. El tipo dereenganche automático sólo se empleará en los casos que no presenten peligroal conectarse nuevamente el circuito a la red sin haber revisado la causa deldisparo del relé. Después de disparado el relé de sobrecarga, necesita algúntiempo para enfriarse, por lo que siempre hay algún retardo antes de que se

pueda realizar la reposición o reenganche.


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C l d lé i C d l


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arrancadores más grandes utilizan generalmente las del tipo armadura, aunquetambién se fabrica la gama completa a partir del NEMA, núm. 0 del tipo de

solenoide.

Fig. 3-11 (a) Contactor del tipo armadura adoptado en arrancadores.

1. Charnela. 2. Brazo de contacto. 3. Contacto. 4. Protección del arco. 5. So

portes de contactos. 6. Bobina. 7. Pieza polar. 8. Resorte tensor. (Square

D. Conipan y.) (b) Construcción del tipo de solenoide de arrancadores de

motor y contactores. (General Electric Co.)

El circuito magnético consiste, generalmente en una adaptación de uno de lastres formas magnéticas básicas (fig. 3-12). En la mayoría de arrancadores deltipo de armadura se utilizan los tipos E o C, y el tipo E modificado o el desolenoide se utiliza en los arrancadores de acción vertical.

En el caso de ser excitada la de bobina por corriente alterna, las piezas polaresdel electroimán están equipadas con una bobina de sombra (fig. 3-12d). Ésta

produce un desfase en el flujo que pasa por la porción de pieza polar abarcada

por la misma de forma que evita la desaparición del flujo cuando la corr ientede la bobina pasa por el valor nulo, evitando de esta forma la vibración

que se produciría en los contactos. Aunque este método evita la vibraciónde la armadura, muchos arrancadores para grandes motores emplean laalimentación por corriente continua debido a la atracción constante de laarmadura evitando la vibración.

Caras polares

Bobina de compensación

(espiras de cortocircuito)

(a) (b)

(c)

(d)

Fig. 3-12 Tipos básicos de electroimanes. (a) Tipo E. (b) Tipo C. (e) Tipo

solenoide. (d) Pieza polar con bobina de sombra.

Hay también dos tipos básicos de contactos de uso general. En la mayoríade arrancadores pequeños se emplea el llamado tipo puente (figura 3-13)que permite una buena alineación y una acción propia de limpieza delcontacto, debido al deslizamiento entre ellos y que contribuye a, prolongarla duración de los mismos. En general muchos de los arrancadoresgrandes emplean contactos móviles que reciben la acción de resortes omuelles destinados a producir la presión requerida de contacto(fig. 3-11a). La necesaria acción de deslizamiento entre los contactosfijos y móviles para realizar la limpieza de los mismos, se consigue dando a


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Los arrancadores manuales a tensión reducida tipo autotransformador para

motores de jaula (fig. 3-14), comprenden un conmutador de dos posiciones yun autotransformador. En la posición de arranque del conmutador el motor esalimentado por la línea a tensión reducida mediante un autotransformador,manteniéndose en esta posición hasta que el motor estabilice su velocidad,aplicándose en dicho momento la tensión nominal al pasar la maneta odispositivo de mando a la posición de marcha o trabajo. El mecanismo deconmutación se mantiene en la posición de funcionamiento mediante untrinquete que puede ser liberado por un dispositivo de protección por bajatensión, por sobrecarga o bien manualmente. Generalmente estas unidades

se hallan alojadas en un mismo cofret o caja diseñado para su montaje en la pared.

Fig. 3-14 Arrancador manual a tensión reducida, con autotransformador.

(General Electric Company)

Los arrancadores automáticos a tensión reducida (fig. 3-15) pueden tenermuchas formas y están destinados generalmente a un tipo particular de motory para una determinada aplicación. Los requisitos esenciales son que estén

provistos de medios para conec tar el motor a tensión reducida y luego,

automáticamente, a la tensión de línea después de transcurrido el tiemponecesario para la aceleración. Cuando el arrancador emplea resistencias

para obtener la tensión reducida, comprende un contactor tripolar que permite conectar el motor a la red en serie con las resistencias limitadoras dela intensidad de arranque y otro contactor de marcha o trabajo tambiéntripolar que cortocircuita las resistencias, quedando conectado el motor direc-tamente a la red.

Fig. 3-15 Arrancador manual a tensión reducida. (Square D Co.)

El arrancador tipo reactancia a tensión reducida tiene exactamente lamisma disposición de contactos que el arrancador con resistencias. Laúnica diferencia entre un arrancador con resistencia y uno del tiporeactancia a tensión reducida estriba en el uso de reactancias en lugar deresistencias.


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combinado presenta varias ventajas mecánicas porque su compacidad le hace muyadecuado para su instalación mecánica de forma correcta. Muy fre-

cuentemente este dispositivo hace innecesario el empleo de caja de derivación para interconectar el interruptor y el arrancador. Eléctricamente, el arrancadorcombinado ofrece una protección al operador o al reparador en cuanto incluyegeneralmente un enclavamiento al reparador en cuanto incluye generalmente unenclavamiento mecánico por el cual es necesario desconectar el interruptor oel disyuntor antes de abrir la puerta del cofret. Esto asegura que el circuitono tenga tensión siempre que la puerta que da acceso al arrancador estéabierta.

Fig. 3-19 Arrancador combinado. (General Electric Co.)

El interruptor utilizado en este tipo de unidad puede tener o no fusibles.Si se emplea interruptor sin fusible, el circuito de motor debe estar protegido

por otro interruptor con fusible o disyuntor que proporcione la protección

contra cortocircuitos. El uso de interruptor o disyuntor con fusible en elarrancador combinado proporciona la protección contra cortocircuitos

(Sec. 2-8) además de las otras funciones de control del propio arrancador.

3-11 Arrancadores inversores

El requisito esencial de un arrancador inversor para motores trifásicos esque sea capaz de conectar el motor a la línea en una sucesión dada defases para que gire en uno u otro sentido. Un arrancador inversorelectromagnético (fig. 3-20) comprende dos contactores electromagnéticos en

una misma unidad. Las fases de la red están conectadas a estoscontactores (fig. 3-21) de forma que al actuar el contactor 1, Ll se comunicacon T l y L3 con T 3, mientras que si actúa el contactor 2, Ll se comunica con T 3y L3 con T l produciéndose la inversión de dos fases, ya que L2 quedarácomunicada con T 2 en ambos casos.

Fig. 3-20 Arrancador inversor electromagnético. (Square D Co.)


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entra en el plan de este libro analizar las diversas posibilidades implicadas en elarranque y control de los motores sincrónicos en aplicaciones especiales.

Fig. 3-24 Arrancador de motor sincrónico. (Cutler-Hammer, Inc.)

3-14 Arrancador para motor serie de c.c.

El arrancador manual de un motor serie se compone de una resistencia con tomas

y derivaciones y un brazo de contacto o cursor dispuesto de manera quecortocircuite la resistencia progresivamente cuando se gira el mango de un .puntoa otro. Cuando toda la resistencia ha quedado fuera de circuito, el motor quedaconectado directamente a la línea. La palanca (o cursor) debe ser mantenidaen la posición de funcionamiento venciendo la tensión de un muelle por elefecto de retención de una bobina.

Cuando la bobina de mantenimiento o retención está conectada en serie con elmotor (fig. 3-25), tiene pocas espiras de gran sección y es recorrida por toda la

corriente del motor. Cuando es eliminada la carga o ésta es muy reducida, la

corriente disminuye hasta un valor bajo y esto permite que el muelle ponga al brazo de control en la posición de desconexión. Este dispositivo proporciona

protección contra el funcionamiento en vacío del motor.

A L A A1 A2 S1 S2

FusiblesLínea

Resistencia de arranque

Bobina de retención

Fig. 3-25 Arrancador de motor serie sin protección contra marcha

en vacío.

Cuando la bobina de retención está conectada directamente a la línea, tienemuchas espiras de poca sección y absorbe corriente directamente de la línea.

Cualquier caída o fallo importante de la tensión de suministro o alimentaciónimpedirá actuar a la bobina de retención y permitirá que el mango de controlvuelva a la posición de desconexión. Esta disposición proporciona la

protección necesaria contra el fallo o falta de tensión (fig. 3-26).

A L L2 A2 S1 S2

FusiblesLínea

Resistencia de arranque

Bobina de retención

Campo Serie

A

Fig. 3-26 Arrancador de motor serie con protección contra marcha

en vacío


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14. ¿Cuáles son las tres formas básicas de circuitos magnéticos utilizados en losmodernos arrancadores de motor?

15. ¿Cuál es la finalidad de una bobina de sombra en las piezas polares de loscontactores de c.a.?16. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre un arrancador y un controlador de

motor?17. ¿Cuál es una de las limitaciones del uso de los arrancadores de conexión

directa para el arranque de los motores de jaula?18. ¿Cuál es la misión básica de un arrancador manual de tensión reducida?19. ¿Cuáles son los tres métodos básicos de obtener el arranque a tensión

reducida?20. ¿Qué se entiende por control de tiempo definido?21. ¿Qué se entiende por control limitador de corriente?22. ¿Por qué el tipo de autotransformador de arranque a tensión reducida debe

desconectar momentáneamente de la línea al motor antes de aplicar latensión de línea?

23. ¿Qué motores proporcionan el mayor par de arranque, los de rotor bobinadocon control de secundario o los de jaula con arranque a tensión reducida en el

primario?24. Enumere varios métodos de obtener el control de velocidad en los motores.25. Que relación de velocidad se puede obtener en un motor de polos

consecuentes?26. ¿Qué se entiende por control de secuencia de velocidad?27. ¿Qué se entiende por control selectivo de velocidad?28. ¿Qué se entiende por control automático de velocidad?29. ¿Qué es un arrancador combinado?30. ¿Cual es el requisito básico de un arrancador inversor?31. ¿Es necesario el enclavamiento en los arrancadores inversores?32. ¿Qué tipo de componente se emplea generalmente para la inversión manual

de los motores trifásicos?


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Control de motores eléctricos Dispositivos de mando


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Fig. 4-3 Presostato tipo fuelle.

El segundo tipo utiliza un diafragma en lugar del fuelle (fig. 4-4) por lo demás,

la acción del interruptor es idéntica tanto con muelle como con diafragma. La

ventaja de un tipo sobre e1 otro depende mayormente de la instalación y de las presiones que intervienen y esto habrá que considerarlo en cada instalación.

Se observará que los interruptores de presión tienen un margen definido de presión dentro del cual pueden funcionar. Por ejemplo, un interruptor de presión

construido para funcionar desde una presión muy baja hasta 1 kg/cm2 de

presión no será adecuado para utilizarlo en una tubería en que la presión puedavariar de 10 a 20 kg/cm2.

Un tercer tipo de interruptor de presión, el tubo bourdon, emplea un tubo de

forma semicircular y diseñado de modo que cuando la presión aumenta tienda aenderezarse. Esta acción se transforma en un movimiento giratorio por un

varillaje que dispara un interruptor de mercurio montado dentro de la caja o

envolvente.

Fig. 4-4 Presostato tipo diafragma (Cutler-Hammer, Inc.)

4-4 Interruptores de Límite

Los interruptores de límite o de fin de camera están construidos de modo que un brazo, palanca o rodillo saliente del interruptor tropiece o sea empujado por

alguna pieza del equipo móvil. El movimiento de este dispositivo se transfiere

mediante, sistema de palancas a un juego de contactos, haciendo que éstos seabran o se cierren, según sean normalmente abiertos o normalmente cerrados

(fig. 4-5).

Fig. 4-5 Interruptor fin de carrera. (Square

D Co.)



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Hay una gran variación en el diseño interior y en la acción de estas unidades,

pero también pueden clasificarse en dos tipos básicos en cuanto a su diseño

mecánico. En las unidades no destinadas a un control de precisión,generalmente sus contactos están accionados directamente por la palanca o

rodillo de la unidad. La mayoría de los fabricantes también construyen unidades

de precisión que emplean un microinterruptor para permitir el funcionamientomediante movimientos muy pequeños del tope o rodillo exterior del interruptor

de límite. Lo mismo que con los interruptores de flotador, hay interruptores de

límite que están construidos de modo que se arrolle un cable o cadena sobre uncarrete que forma parte del propio interruptor de límite. Este movimiento de la

cadena o cable se transforma en movimiento giratorio para el accionamiento del

interruptor del tipo de tambor. Este tipo de interruptor de limite se utiliza

cuando entre las posiciones límite del interruptor se debe prever undesplazamiento grande.

Fig. 4-6 Interruptor de límite, tipo tambor. (Allen BradleyCo.)

Otro tipo de interruptor de límite (fig. 4-6) que emplea un interruptor del tipo detambor está diseñado para montarlo directamente en un eje de modo que la

rotación de la máquina haga girar el eje del interruptor. Los contactos de este

tipo de interruptor de límite deben estar diseñados de modo que seanaccionados por una leva para su cierre y apertura durante la rotación continua

en el mismo sentido. Muchos interruptores de límite de este tipo están

acoplados por medio de un engranaje de reducción a fin de que sean necesarias

muchas revoluciones de la máquina para producir una revolución del interruptor

de límite o de fin de carrera, con lo que se consigue extender el margen de

control.

4-5 Interruptores de Caudal

La finalidad de un interruptor de caudal es detectar el caudal líquido, aire o gas

a través de una tubería o conducto y transformarlo en la acción de apertura o

cierre de un juego de contactos. Un tipo de interruptor de caudal (fig. 4-7)

utiliza una palanca con contactos en uno de sus extremos y una paleta o aspa enel otro. El extremo de la paleta se introduce en el tubo de modo que el flujo de

líquido o gas actuando sobre ésta haga bascular la palanca y abra o cierre los

contactos del accionador por el otro extremo.

Fig. 4-7 Interruptor de caudal, tipo diferencia presión.



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Control de motores eléctricos Esquemas de los circuitos de control


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Si nos encontráramos en un país extranjero y no fuésemos capaces de leer y

hablar su idioma, veríamos cosas que nos son familiares tales como edificios,automóviles, periódicos y la gente, pero no seríamos capaces de saber lo queestán haciendo a nuestro alrededor.

Si pudiésemos hablar y comprender el lenguaje oral pero no pudiésemos leer las palabras escritas, nos faltaría algo para una comprensión completa. Algo parecido ocurre en las operaciones y diseños de control. Si dominásemos loexplicado en los cuatro primeros capítulos de este libro, podríamos hablar ycomprender el lenguaje oral de los controles, pero hasta que no pudiésemos

interpretar perfectamente los esquemas de circuitos de control, nos seríaimposible adquirir una información completa.

Este capítulo trata del lenguaje escrito de los circuitos de control y del propiocontrol. El lector no debe darse por satisfecho hasta que pueda leer ycomprender los planos o esquemas de control fácilmente y con suficienterapidez. Cuando se aprende a leer inglés primero, hay que aprender las 26 letrasdel alfabeto que luego se combinan formando todas las palabras del idioma. Lomismo ocurre con el lenguaje de control. Sólo hay algunos símbolos básicosque se utilizan para expresar el significado y la finalidad del circuito de control.

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Esquemas de loscircuitos de control



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La principal dificultad es que aunque existen normas para los símbolos, nosiempre se emplean estas normas y algunas veces es necesario casi adivinar loque significan.

Los símbolos utilizados en este capítulo son los de use más corriente.

5-1. Símbolos

Con referencia a la figura 5-1, el símbolo 1 representa un contacto normalmenteabierto que es accionado automáticamente. Podría representar un contacto de unarrancador, el contacto de un interruptor de fin de carrera o de límite, elcontacto de un relé, o cualquier otro dispositivo que no requiera funcionamientomanual. El símbolo 2 representa un contacto normalmente cerrado por mediosautomáticos, y todo lo que es aplicable al símbolo 1 lo es también al símbolo 2,excepto su posición normal. El método de indicar qué es lo que activa este tipode contactos se explicará en la sección 5-2.

El símbolo 3 representa un contacto normalmente abierto accionadomanualmente por pulsador. El símbolo 4 representa el mismo tipo de contactoexcepto que está normalmente cerrado. El símbolo 3 para pulsador

normalmente abierto debe ser dibujado de modo que la recta horizontal estéseparada de los dos circulitos, pero no siempre se tiene este cuidado. Si el trazohorizontal se dibuja por encima de los circuitos, el símbolo representa uncontacto normalmente abierto, aunque toque a los dos circulitos.

El símbolo 4 debe estar dibujado de modo que el trazo horizontal toque a losdos circulitos en su parte inferior, pero no siempre se dibuja así. Siempre que eltrazo horizontal esté por debajo de los circulitos, el símbolo sigue representandoun contacto normalmente cerrado aunque dicho trazo no los toque.

Una manera de recordar esto es pensar siempre que el símbolo corresponde a un pulsador. Si se pulsa el botón, representado por la línea vertical, el trazohorizontal se moverá de arriba abajo. Cuando dicho trazo está encima de loscirculitos o puntos de contacto, éstos se cerrarán por la presión. Cuando estádebajo de los circulitos, se apartará de ellos y abrirá el circuito.

Los símbolos 5 y 6 representan contactos de accionamiento manual del tipo deinterruptor de palanca, correspondiendo el 5 al contacto normalmente abierto yel 6 al normalmente cerrado.


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conexionado en el caso de instalaciones con muchos conductores. Su principalventaja reside en su utilidad en trabajos de montaje.

Fig. 5-2 (a) Esquema general de conexiones. (b) Esquema en línea

5-2. Esquema General de Conexiones

El esquema general de conexiones (fig. 5-2a) se obtiene dibujando los símboloscorrespondientes a cada componente en su correcta relación de dependenciafísica con los otros componentes y luego dibujando los piles entre losterminales correspondientes. En otras palabras, es un dibujo del equipo y de loshilos tal como están aproximadamente en la instalación.

Por consiguiente, podemos decir que el esquema general de conexiones es una

representación del circuito de control con la distribución y situación física

relativa de sus componentes. Su principal ventaja es que ayuda a identificar loscomponentes y los hilos tal como están realmente en el equipo. Los símbolosutilizados en este esquema (fig. 5-2 a) representan en esencia los componentescon los contactos y bobinas situadas en su posición física relativa.

Fig. 5-3 Esquema unifilar o por haces

5-2. Esquemas en Línea

El esquema en línea o explicativo (fig. 5-2b) es una representación del circuito

con los elementos dispuestos en orden a su relación eléctrica. Supongamos quetenemos una parte de circuito de control que comienza en la línea 1 y continúa através de cada contacto, interruptor y bobina pasta que se llega a la línea 2. Sitodos los contactos, interruptores y bobinas están libres de sus montajes y elhilo está desconectado en el extremo, se puede tomar cada extremo del hilo yestirarlo. Entonces tendríamos un hilo recto, interrumpido en algunos sitios porlos contactos, interruptores y bobinas. Esto es lo que se representa en unesquema en línea. Cada línea desde L1 hasta L2 representa un hilo y sus


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Control de motores eléctricos Desarrollo de los circuitos de control


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6-8 PROYECTO DEL CIRCUITO 7

Este circuito corresponde al control de un motor de tres velocidades, debiendoser dicho control selectivo (Sec. 3-9). Para satisfacer el requisito de un controlselectivo de velocidad deberán emplearse tres circuitos sencillos de arranque,

uno para cada velocidad, a fin de que el operador pueda arrancar al motor encualquiera de las tres velocidades. Para pasar a la siguiente tendrá que apretar el pulsador de paro y a continuación el de la velocidad correspondiente. Estecircuito es el representado en la figura 6-8a

Este circuito está desprovisto de toda forma de enclavamiento mediante el cualse pueda impedir que se activen dos velocidades al mismo tiempo, a no ser quedisponga de enclavamiento mecánico. El enclavamiento eléctrico necesario seha añadido en la figura 6-8b, en el que puede observarse que es posibleaumentar la velocidad con sólo empujar el pulsador de la velocidad siguiente.Por ejemplo, si el motor está funcionando en la primera velocidad y se desea

pasar a la segunda, el contacto de enclavamiento normalmente cerradodesignado por M 3 estará cerrado y la bobina M 2 podrá ser excitada, con lo quese abrirá el contacto normalmente cerrado designado por M 2, desexcitándose asíla bobina M 1 y por consiguiente el contactor correspondiente a la velocidad 1.


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La segunda especificación correspondiente al control independiente develocidad después de alcanzada la velocidad nominal requerirá alguna


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El circuito de la figura 6-10c proporciona un grado satisfactorio deenclavamiento, ya que los contactos de S2, S3 y S4 se abren siempre que seaprieta el botón PARADA y restaura toda la resistencia en el circuito secundariodel motor. Este circuito satisface la primera especificación del proyecto decircuito.

velocidad después de alcanzada la velocidad nominal requerirá algunamodificación del circuito de la figura 6-10d. Para poder seleccionar a voluntad

cualquier velocidad, el operador deberá poder abrir cualquiera de los contactoscerrados y cerrar cualquiera de los contactos abiertos del circuito secundariosegún se requiera para cada una de las velocidades.

La adición de un contacto normalmente cerrado en serie con cada contacto TCen el circuito de la figura 6-10d proporcionará los contactos equivalentesabiertos y cerrados en el circuito secundario.

La adición de un contacto normalmente abierto en paralelo con cada grupo dedos contactos en serie proveerá el efecto de cerrar cualquiera de los contactosabiertos del circuito secundario. Estos contactos están representados en la figura6-11. En la figura 6-12 puede verse el accionamiento mediante pulsadores delos contactos adicionados de la figura 6-11 y que satisface la segunda condicióndel control: variación de velocidad. El S 4 debe poseer un contacto temporizadoal cierre en serie con el circuito de control de velocidades con el fin degarantizar que el motor ha sido acelerado hasta la velocidad de régimen antes de

que se le pueda hacer funcionar en una velocidad inferior.

El pulsador correspondiente a la velocidad inferior excita el relé LS . Seiscontactos LS normalmente cerrados están conectados en serie con los contactosTC según el circuito de la figura 6-11. Cuando se aprieta el pulsador develocidad baja, se excita el relé LS y se abren los seis contactos normalmentecerrados, los cuales vuelven a intercalar toda la resistencia en el circuitosecundario, con lo que se consigue el funcionamiento en velocidad baja.


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determinarán el tiempo adicional que debe invertir para practicar el proyecto delos circuitos de control.

10. Reemplazar el relé de dos posiciones del circuito de la pregunta 9 por unrelé programador pare alternar el funcionamiento de las bombas cada 24


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Preguntas de repaso

Proyectar circuitos para to siguiente:1. Un motor controlado por una caja o panel de pulsadores ARRANQUE-

PARADA.

2. Añadir al circuito anterior un segundo pulsador para arrancar el motordesde otro sitio.

3. Añadir al circuito anterior un interruptor de límite o de fin de carrera para parar el motor.

4. Un motor controlado por un conjunto de pulsadores. Cuando este motorse para, arranca a un segundo motor que funciona hasta que es paradoapretando un pulsador PARADA.

5. Revisar el circuito de la pregunta 4, de modo que el segundo motorfuncione sólo durante dos minutos y luego se para automáticamente.

6. Tres motores conectados de modo que Sean todos ellos puestos enmarcha por un pulsador ARRANQUE e interconectados de modo que sialguno de ellos no arranca por alguna causa, o se pare, se paren tambiénlos otros. El pulsador PARADA para a todos los motores.

7. Dos bombas se ponen en marcha y se paran al mismo tiempo medianteun interruptor de presión. Conectar un interruptor manual de forma quelas bombas funcionen alternadamente.

8. Añadir al circuito de la pregunta 7 un segundo interruptor de presión para arrancar la bomba que está parada si la presión continúa bajando.

9. Reemplazar el interruptor manual del circuito de la pregunta 8 con unrelé de dos posiciones pare alternar automáticamente las bombas cedavez que se las pone en marcha.

horas.

11. Cuatro motores que arrancan en orden o secuencia ascendente. Proveerun retardo de tiempo de 20 segundos entre los arranques de cada motor.

12. Cuatro motores que arrancan en secuencia selectiva.

13. Un motor de tres velocidades con arranque de secuencia selectiva.Proveer el control para que pueda ser reducida la velocidad sin accionar

previamente el pulsador PARADA. (OBSERVACIÓN: esto es similar al

frenado por inversión de marcha.)14. Hay cuatro motores de ventiladores extractores en un edificio. Cada

ventilador está equipado con un termostato. Si cualquiera de lostermostatos, de contactos normalmente cerrados, se abre por efecto deuna alta temperatura, se pararán todos los ventiladores.


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Control de motores eléctricos Diagnóstico de averías en los circuitos de control

secciones de este libro nos han servido de ejemplo. Un diagnosticador expertosabrá separar en ramas sencillas un circuito por muy complicado que sea hastallegar a localizar él componente defectuoso de la manera que aquí hemosexplicado.


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Preguntas de repaso

1. ¿Cuándo es necesario verificar completamente las conexiones de todo elcircuito de control?

2. ¿Por qué deben ser desconectados los terminales de una bobina a fin dedeterminar exactamente si el arrollamiento de ésta está deteriorado o no?

3. ¿Es necesariamente de naturaleza eléctrica la avería en un circuito de control?4. ¿Se puede afirmar que un circuito eléctrico que comprenda contactos móviles

está perfectamente cerrado porque dichos contactos están cerrados?5. ¿Por qué en el diagnóstico de averías se debe hacer funcionar una máquina en

una parte de su secuencia de operaciones antes de tratar de localizar laavería?

6. ¿Cuáles son las dos causas posibles de disparo repetido de los relés desobrecarga?

7. ¿Debe probar el circuito el reparador después de reparar un defecto, o debeintentar determinar todas las causas de avería antes de probar el circuito?

8. ¿Cuáles son las causas más frecuentes de avería en los arrancadores de

motor?9. Cuando se diagnostica un circuito que ha estado funcionando ¿procede

comprobar que el conexionado es correcto?10. ¿Cuál es la principal causa de avería de los dispositivos piloto tales como los

interruptores de flotador o los de fin de carrera?11. En la figura 9-1, ¿cuál será la causa más probable de que el circuito

solamente funcione durante el tiempo en que se mantiene apretado el pulsador ARRANQUE?

12. ¿Cuál será la causa más probable de avería si, cuando se aprieta el pulsador

ARRANQUE, el relé de control permanece excitado pero la bobina M 1 no haceel enganche?13. ¿Cuáles serán los resultados de que los relés de sobrecarga del circuito de la

bobina M 2 esté abierto mientras el compresor funciona?14. ¿Qué es generalmente más difícil, hallar la causa de la avería o repararla

después de localizada?15. ¿Cuál de los dos trabajos mencionados en la pregunta 14 requiere más

conocimientos?


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explicativo son complicados, pero comparándolos se comprende la simplicidaddel diagrama lógico cuando se aplica a la automación completa de una máquina olínea de producción.

PS1

electromagnético. Si se aprieta el pulsador PARADA, al dejar de recibir una de lasseñales de entrada el elemento Y, dejará éste de suministrar una señal de salidaeliminándose la realimentación al mismo tiempo, quedando el circuito en su estadode reposo o de desconexión y aunque vuelva el pulsador PARADA a su posicióncerrada, hasta que no se accione el de ARRANQUE no volverá a obtenerse una

ñ l d lid l l


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LS1

T1T2 M

T3

T4

Fig. 10-11 Segunda adición al circuito lógico.

MPS1

T1 T2 CR

T3

T4

CR

Fig. 10-12 Circuito electromagnético equivalente del circuito lógico final.

El circuito de control tipo tres hilos al que nos hemos referido frecuentemente en elestudio de los circuitos de control con relés y contactores puede ser representado yrealizado en el circuito lógico mediante el uso de realimentación. El esquema del

circuito electromagnético y el esquema lógico equivalente están representados enla figura 10-14. Para comprender el funcionamiento del esquema lógico,consideremos que podemos suministrar una señal de entrada al elemento Y mediante el pulsador PARADA. Cuando el pulsador ARRANQUE esté apretado,suministrará la segunda señal de entrada al elemento Y con lo que seconseguirá una señal de salida. Una vez conseguida esta salida, el anillo derealimentación continuará suministrando la señal de entrada aunque se libereel pulsador ARRANQUE. Esto es equivalente a la acción del contacto auxiliar demantenimiento en paralelo con el pulsador ARRANQUE en el circuito

señal de salida en el elemento Y.

CR1

PS1

T1 T2 CR2

T3 CR2

LS1

CR1

M

Fig. 10-13 Circuito electromagnético equivalente del circuito lógico final con el

circuito del contactor independiente del de control.

MParada

M

Arranque

Y

Arranque

Parada

Realimentación

interna

M

Fig. 10-14 Circuito de control electromagnético y su equivalente lógico.


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En la primera fase se hace la conversión a proposiciones lógicas. La primera lógicaes: SOL se excitará cuando se cierren PB1 o PS 1 y T 1. El diagrama lógico de esta

proposición está representado en la figura 10-18a. La segunda proposiciónlógica es: La proposición 1 será verdad sólo si PS 2 y T 2 no están excitados. Esta

proposición impone una función NO a continuación de una función O comose indica en la figura 10-18b Ahora quedan completadas las dos fases

PB1

PS1

Y

SOL


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se indica en la figura 10 18b. Ahora quedan completadas las dos fases primeras del proyecto. En la tercera fase se combinan las proposiciones en eldiagrama lógico como en la figura 10-18c. En la cuarta fase se combinan loselementos lógicos donde sea posible y se simplifica el circuito, lo que se puedehacer en este caso empleando una unidad O con salida NO incorporada (esdecir, un elemento NOR ) como muestra la figura 10-18d.

En la quinta fase se analiza el circuito para cerciorarse de que realizará las

funciones especificadas. En la figura 10-18d vemos que cuando está cerrado PB1 proporciona una entrada a la unidad o a través de su convertidor de señal. Launidad o con sólo tener señal en una de las entradas proporcionará señal de salida,que aplicada al amplificador proporcionará la potencia necesaria para accionar laválvula solenoide, con lo que se satisfacen las especificaciones correspondientes aPB1.

SiPS 1 está cerrado pero T 1 está abierto, sólo habrá una entrada en el elemento Y; por consiguiente no dará señal de salida. Si T 1 está cerrado mientras PS 1 lo está

también, habrá dos entradas excitadas en Y, pero no producirá señal de salida a noser que el elemento NOR suministre la señal necesaria a la tercera y últimaentrada del elemento Y. Ahora debemos examinar PS 2 y T 2. Si estos dosdispositivos están abiertos, no hay señales de entrada en el elemento NOR , y porconsiguiente habrá una señal de salida, y suministrará la tercera señal deentrada al elemento Y. Cuando están presentes las tres entradas en el elemento Y,éste dará una señal de salida que aplicada a la entrada del elemento O, produciráen éste una señal de salida que excitará el amplificador y actuará sobre la válvulasolenoide.

T1(a)

PS2

T2(b)

PB1

PS1

Y

T1

SOL

PS2

T2

(c)

PB1

PS1

Y

T1

SOL

PS2

T2

(d) Fig. 10-18 Proyecto del circuito Nº. 1


10-6 Proyecto del circuito 2

Circuito destinado al control de un sistema de acondicionamiento de aire de tresetapas y que actúa sobre los motores. El motor 1 es el de menor potencia ydebe funcionar siempre que estén cerrados o en la condición de conducción elinterruptor de caudal de agua fría FS1 y el termostato principal de control T1 y

T1

YFS1

No. 1


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R.L. Mc.Intyre

interruptor de caudal de agua fría FS 1 y el termostato principal de control T 1 y abierto el termostato de segundo nivel T 2 , lo que significa funcionamiento en lamayoría de condiciones.

Cuando la máquina 1 no puede soportar la carga que se le exige para mantener elnivel de acondicionamiento, el termostato del segundo nivel T 2 debe actuar

parando la máquina 1 y, a continuación poniendo en marcha a la máquina 2,siempre que FS 1 esté aún cerrado o en conducción. Esta máquina 2 de mayor

potencia podrá restablecer las condiciones de acondicionamiento prefijadas.

Si debido a las condiciones ambiente, esta segunda máquina no tuviera la suficiente potencia para mantener las condiciones de acondicionamiento, deberá actuar untercer termostato, de forma que, al mismo tiempo que continúa funcionando la 2, se

ponga en marcha también la 1, utilizándose en este caso ambas máquinas.

En la primera fase del proyecto se traducirán las especificaciones en proposicioneslógicas. Luego se dibujará un esquema lógico representativo de cada una.

La proposición correspondiente a la máquina 1 para las tres etapas defuncionamiento es: funciona cuando T 1 y FS 1 conducen y T 2 no conduce o cuandoT 3 y FS 1 conducen. El esquema correspondiente a la máquina 1 está representadoen la figura 10-19a.

La proposición correspondiente a la máquina 2 es: Funciona cuando T 2 y FS 1 conducen y la máquina 1 no funciona o cuando T 3 y FS 1 conducen. El diagramalógico correspondiente a la máquina 2 está representado en la figura 10-19b.

En la tercera fase del proyecto se combinan los dos diagramas lógicos en uncircuito completo haciendo uso únicamente de los componentes que realmentesean necesarios. El circuito completo está representado en la figura 10-19c. Elanálisis cuidadoso del circuito final pone de manifiesto que una de las unidades Y ha sido eliminada a causa de que basta una unidad para satisfacer losrequisitos del circuito. También ha sido eliminada una unidad NO por la mismarazón.

YFS1

T2

T3

Y

(a)

T2

YFS1

T3

Y

No. 2

(b)

La etapa No. 1está funcionando

T1

YT2

T3

FS1

Y

No. 1

(d)

Y

No. 1

Fig. 10-19 Proyecto del circuito Nº. 2



Circuito control para tres transportadores. Hay dos pulsadores ARRANQUE, unosituado en cada extremo del sistema transportador, y tres PARADA, situados cadauno de ellos en su transportador respectivo. Cada transportador debe ser protegidopor un interruptor de límite o fin de carrera.

La proposición lógica para el transportador 3 es: funciona cuando lo hacen lostransportadores 1 y 2 y PB3 y LS 3 están cerrados. El circuito completo estárepresentado en la figura 10-20.



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por un interruptor de límite o fin de carrera.

Accionando cualquiera de los pulsadores ARRANQUE se pondrán en marchasecuencialmente todos los transportadores. El accionamiento de cualquier pulsadorPARADA o interruptor de límite parará inmediatamente al transportador

precedente en la secuencia.

La proposición lógica correspondiente al transportador 1 es: funciona cuando se

aprieta el pulsador ARRANQUE 1 o e l ARRANQUE 2, a condición de que el pulsadorPARADA 1 y LS 1 estén cerrados, así como el pulsador 2 y LS 2.La proposición lógica correspondiente al transportador 2 es: funciona cuando lohace el transportador 1 y PB2 y LS 2 están cerrados y PB3 y LS 3 están tambiéncerrados.

Arranque

Arranque

PB1

LS1

PB2

LS2

PB3

LS3

No. 1

No. 2

No. 3

Fig. 10-20 Proyecto del circuito Nº. 3

10 8 Proyecto del circuito 4

La finalidad de este circuito es el control secuencial de velocidades de un motorcon tiempo definido. El motor debe ser arrancado en su primera velocidad medianteel pulsador ARRANQUE 1 y se puede pasar a la segunda velocidad por medio del

botón ARRANQUE 2, siempre que haya transcurrido un tiempo dado tal que haya permitido llegar a la estabilización de la primera velocidad. Luego se puede pasar ala tercera velocidad mediante el botón ARRANQUE 3, después de un retardo de

tiempo. El pulsador PARADA ocasiona el paro del motor cualquiera que sea lavelocidad en que esté funcionando.

Arranque 1

Parada

Arranque 2

Arranque 3

No. 1

No. 2

No. 3

Fig. 10-21 Proyecto del circuito Nº. 4.

La proposición lógica para la primera velocidad es: funciona cuando el pulsadorARRANQUE está cerrado y el de PARADA lo está también. Será necesaria unaMAMORIA a causa del contacto momentáneo del pulsador ARRANQUE.


La proposición lógica para la 2.a y 3.a velocidad es: funciona cuando está cerrado el pulsador ARRANQUE y ha transcurrido el intervalo correspondiente al retardofijado de tiempo desde que se ha introducido la 1.a y 2.a velocidad,respectivamente. En la figura 10-21 está representado el circuito completado. Las

salidas NO de las MEMORIA se utilizan para eliminar cada una de las velocidadesinferiores cuando sea necesario.

Como los contactos LS 1 y LS 2 sólo están cerrados momentáneamente y el solenoidede la válvula debe «recordar» si estaban cerrados o abiertos, el circuito requerirá eluso de elementos de MEMORIA retentiva.

Conectando LS 1 a las entradas CONEXIÓN (ON) de la unidad de MEMORIA yDESCONEXIÓN (OFF) de la segunda unidad de MEMORIA (figura 10-22a),


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El equipo a controlar posee dos válvulas solenoides. La primera, SOL 1 , debe seraccionada cuando el interruptor de límite de contacto momentáneo LS 1 estácerrado, debiéndose mantener accionada hasta que cierre el interruptor de límite

de contacto momentáneo LS 2. El cierre de LS 2 debe excitar también la segundaválvula solenoide, SOL2 , que permanecerá excitada hasta que se produzca el cierremomentáneo de LS 1 en el ciclo subsiguiente de la máquina.

SOL1LS1

SOL2LS2

(a)

LS1

LS1

SOL1

SOL2

Fig. 10-22 Proyecto del circuito Nº. 5.

quedarán cumplidos la mitad de los requisitos de estecircuito y conectando LS 2 a las entradas DESCONEXIÓN de la primeraMEMORIA y CONEXIÓN de la segunda MEMORIA, se completa el circuito.Este circuito puede simplificarse utilizando una sola memoria según la figura 10-22.En este caso LS 1 se conectará a la entrada CONEXIÓN y LS 2 a la DESCONEXIÓN,cumpliéndose los requisitos propuestos.

10-10 Equivalencia de circuitos lógicos y circuitos con relés

Varios contactos normalmente abiertos (fig. 10-23a) conectados en serie puedenquedar representados por el circuito lógico equivalente Y (figura 10-23b). Aveces es necesario hacer uso de más de un elemento Y para obtener el númeronecesario de entradas. La figura 10-23c y d ilustra cómo se pueden conseguirnueve entradas cuando sólo se dispone de elementos Y de tres entradas.

A B C

R

R

ABC

R

(b)(a)

Y

(c)

1R

2 3 4 5 6 7 8 9

R

123

R

Y

456

Y

789

Y

Y

(d) Fig. 10-23 Circuito con relé equivalente al Y lógico


El equivalente lógico de contactos de relé normalmente abiertos en paraleloes el circuito O (fig. 10-24).

A

B

R

R

(a)

A R

A

R


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R.L. Mc.Intyre

B

C

R ABC

R

Fig. 10-24 Circuito con relé equivalente al O lógico

Relés con contactos normalmente cerrados equivalen a un NO (figura 10-25a),a un NOR (fig. 10-25b) o a un NAND (fig. 10-25c), según el número decontactos y el modo de estar éstos conectados.

La conocida disposición de puesta en marcha y paro mediante pulsadores ycontactor (fig. 10-26a) se puede reproducir en los circuitos lógicos utilizandouna MEMORIA no retentiva (fig. 10-26b) . La salida NO de la MEMORIA puedeestar representada por una línea de trazos o bien por el símbolo de la función NO

situado en el interior de la MEMORIA, según puede verse en la figura 10-26b. Elcircuito de la figura 10-26c provee el mismo control básico utilizando uncircuito y con realimentación y permite disponer de otras entradas.

El enclavamiento, que es tan importante en las máquinas y en el control de procesos, se puede conseguir fácilmente con circuitos lógicos utilizando la salidade una función lógica en una parte del circuito como una de las entradas de otroelemento lógico en una par te diferente del circuito (fig. 10-27).

(a)

A

R1

B

R2

R1 R2

R A

BR

A

B

(b)

A

R1

B

R2

(c)

C

R3

R1

R2

R3

ABC

RNAND ABC

R

Fig. 10-25 Circuitos con relés equivalentes al NO, NOR Y NAND lógicos.


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modo que la tensión de entrada correcta deba ser aplicada a todas las entradasantes de que la tensión de base llegue a ser suficientemente positiva para el cortede T l.

-

R1R2R3

Si no se hubiese utilizado en el circuito interruptor el segundo transistor T 2, elresultado hubiese sido un elemento NOR .

-Salida

R1R2R3


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R.L. Mc.Intyre

+

Salida

R4

T1

T2

CB A

Salida AB

C

Y

Fig. 10-32 Interruptor de transistor como elemento lógico Y.

Si no se hubiese incluido el segundo transistor, T 2, en el circuito básico delinterruptor, el resultado hubiese sido un elemento lógico NAND.

10-13 El interruptor de transistor como elemento «O»

La figura 10-33 representa el interruptor básico de transistor conectado a tres

contactos en paralelo. Si uno de estos contactos, A o B o C , estuviesecerrado, la base de T l estaría conectada a la línea positiva y T l estaría en estado decorte.

El circuito real de entrada del interruptor de transistor está constituido porresistencias y/o diodos. Cuando está conectado correctamente, el circuito deentrada o debe hacer que la base de T l sea positiva cuando cualquiera de susentradas o una combinación de ellas tenga aplicada la tensión de entrada correcta.

+

R4

T1

T2

CB A

Salida AB

C

Fig. 10-33 Interruptor de transistor como elemento lógico O.

En los capítulos 11 a 13 estudiaremos detalladamente los circuitos comercialesreales. Cada fabricante adopta su propio diseño para realizar lo que ilustran eneste capítulo los circuitos simbólicos.

Resumen

Los sistemas estáticos de control se construyen interconectando correctamente

cinco bloques básicos de construcción: Y, O, NO, MEMORIA Y RETARDO.

La sección de información del circuito de control comprende ordinariamente losdispositivos detectores o sensibles del tipo de contacto convencionales. Señalesde tensión relativamente altas que llegan de la sección de información delsistema son modificadas por los convertidores de señal a la corriente continua de

baja tensión necesaria para los elementos lógicos de la sección de decisión. Lasección de acción o ejecución del sistema convierte la señal de baja tensión y


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Entrada

- 12 V c.c.

R1

11

Control estático


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R.L. Mc.Intyre

Cada fabricante adopta su solución particular en el diseño de circuitos y laaplicación del control estático transistorizado. En este capítulo expondremosdetalladamente el sistema de la General Electric Company. El material para estecapítulo ha sido facilitado por la General Electric Company.1 En los capítulos12 y 13 expondremos otros sistemas.

11-1 TEORÍA DE FUNCIONAMIENTO

En todo sistema lógico de control se emplean circuitos básicos transistorizados. Lafigura 11-1, representa un circuito con una tensión continua de alimentación de ⎯ 12 voltios y tres resistencias conectadas en serie. Debido a los valores de lasresistencias que particularmente se utilizan en este circuito, el punto de conexiónde entrada estará a ⎯ 4 voltios.

1 FUENTE BIBLIOGRÁFICA: General Electric Co mpany Publi cation GPC-B53D.

0 V

R2

R3

i1

Fig. 11-1 Circuito básico de entrada. Entrada abierta.


Si ahora el terminal de entrada se conecta al conductor común o de referencia de potencial 0 (fig. 11-2), pasará la corriente desde este conductor hasta el de ⎯ 12voltios a través de la resistencia a R1. Como el punto común a las resistencias R1 y

R2 estará a cero voltios, no pasará corriente por las resistencias R2 y R3 a causa deque no existe diferencia de potencial entre sus extremos.

Entrada

- 12 V c.c.

0 V

R1

R2

R3

i2

Fig. 11-2 Circuito básico de entrada. Entrada cerrada.


Control estáticode la General

Electric Company


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los terminales o bornes típicos, numerados 1 y 4 ó 5 y 8, respectivamente. Elterminal de salida puede excitar hasta 12 entradas.

S lid

- 12 V c.c.

4

-P

14

321

2


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R.L. Mc.Intyre

Salida

0 V Fig. 11-5 Esquema de un elemento NO. (General Electric Company

1 4

+P

-P

1 4

5 8

Fig. 11-6 Circuito NO de la General Electric Company con indicaciónde los terminales. (General Electric Company)

Si se añaden circuitos de entrada en paralelo (fig. 11-7), y todos los terminales deentrada 1 y 2 y 3 se conectan a 0 voltios, se eliminará la corriente emisor-base,desapareciendo la corriente emisor-colector y apareciendo una señal de salida( ⎯ 4 voltios de tensión).

+P

3

586

7

Fig. 11-7 NAND de tres entradas.(General Electric Company)

Es decir, si se eliminan todas las señales de entrada, debido a la disposición delas resistencias de entrada, aparecerá una señal de salida, luego este dispositivoserá un elemento lógico NAND. Los terminales 1, 2 y 3 deben tener señal TRABAJO

para obtener una salida REPOSO , o dicho de otra forma; los terminales 1, 2 y 3 deentrada deben estar en estado 1 para que la salida esté en estado 0.

También se dispone de un elemento NAND de siete entradas que requiere laexistencia de una señal TRABAJO en los terminales 1 a 7 a fin de conseguir que lafunción lógica no tenga señal de salida en el terminal 8 o sea señal 0. Elterminal de salida del elemento NAND puede excitar hasta otras 12 entradas.Este sistema de control estático transistorizado se denomina a veces sistema NAND, yaque los circuitos interiores básicos utilizados realizan realmente esta función. Unelemento NAND con una sola entrada constituye un elemento NO , ya que no existe«SITUACIÓN Y» con un dispositivo de simple entrada.

Si un elemento NO va seguido en un circuito de otro elemento (figura 11-8), laseñal de entrada para la primera función NO es misma que la de la salida de lasegunda función NO. Por ejemplo, la señal de entrada del primer elemento NO ,es REPOSO , la señal de su salida será TRABAJO 1; por consiguiente, la señal deentrada del segundo elemento NO es de TRABAJO y la salida es de REPOSO . Paraobtener la función Y, se añade un circuito NO a la salida de uno NAND (fig. 11-9)


Trabajo

Reposo

Trabajo

Reposo

Trabajo

Reposo

Fig. 11-8 Inversión de señal a través de dos NO en serie


Si no existe señal en las tres entradas del Y, no habrá señal de salida. Estaausencia de señal de salida en la entrada del elemento producirá una señal en lasalida. De esta forma se proyecta un elemento Y de tres entradas y se fabricacomo una unidad lógica completa (fig. 11-10).

En este sistema NANDse dispone de una salida adicional, la NO incorporada en lasalida normal, siendo muy útil. Significa una inversión de la salida normal y sehalla conectada a la conexión de entrada de la última etapa del elemento lógico


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4

-P

+P

321

Entrada Entrada Entrada Salida

NAND

Entrada

NOSalida

Fig. 11-9 Circuito lógico NAND básico seguido de uno NO.


4

-P

+P

321

142

3

5

867

Fig. 11-10 Circuito lógico y de tres entradas con indicación de los

terminales. (General Electric Company)

halla conectada a la conexión de entrada de la última etapa del elemento lógico(fig. 11-9). En la figura 11 se ve que se ha suprimido una conexión de entradaen el elemento Y básico (fig. 11-10) para disponer de un terminal para la salida

NO adicional incorporada.

También se fabrican elementos Y de seis entradas con salida NO adicional

incorporada y con terminales de entrada 1 a 6, salida normal en el terminal 8 ysalida NO en el terminal 7. Igualmente se fabrican circuitos Y de sieteentradas, con terminales de entrada 1 a 7 y salida en el terminal 8, paracompletar la familia de funciones lógicas Y. Cada salida de una unidad Y puedeexcitar a otros 12 terminales de entrada.

4

8

4

-P

+P

21123

567

3

Fig. 11-11 Circuito lógico Y de dos entradas con salida NO .(General Electric Company)

El elemento O utiliza un tipo diferente de transistor llamado NPN como parte desu circuito. Su acción es análoga a la del PNP, pero la corriente circula ensentido opuesto. En lugar de que el sentido se de emisor a base para que eltransistor se sature, es de base a emisor. El resultado es que la corriente circula de


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puede aumentarse la tensión en el emisor hasta aproximadamente el 60 % deVblb2, y en


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R.L. Mc.Intyre

Resumen

Preguntas de repaso

1.

control de motores eléctricos de mcintyre

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