martes, 29 de diciembre de 2015

Conexión a tierra

Una conexión a tierra cumple la función de drenar la acumulaciones de cargas  no deseadas.  Consiste en una varilla  clavada en el suelo a la que se le conecta un conductor que forma parte de una instalación eléctrica.

Conexión a tierra
Una conexión a tierra se compone.
1.- Conductor a tierra (cable o alambre).
2.- Conector (Conexión entre el conductor de tierra y el electrodo de conexión a tierra.
3.- Electrodo (varilla para puesta a tierra)

La varilla para puesta a tierra, es una varilla bimetálica compuesta por un núcleo de acero cubierta por una película de cobre.
Suelen fabricarse  5/8 de pulgada  de diámetro x  3 metros de longitud.

 La capa de cobre brinda protección contra la corrosión y permite una adecuada difusión de las corrientes de fuga a tierra.
Las varillas de acero revestido de cobre (en inglés copper cover steel)  por lo que su acrónimo en inglés es CCS.

Los electrodos  suelen ser llamadas en México  como varillas Copperweld (Copperweld es una marca registrada). 

Conexión a tierra domiciliaria

La ubicación física en México es bajo  el medidor de energía y es parte de la acometida.

Debemos tener cuidado al conectar efectivamente a tierra el equipo ya que nuestras instalaciones al conectar el neutro a tierra son a 2 hilos.

Por lo que  debemos conectar una tierra independiente a la de la acometida para obtener los 3 hilos,  por ejemplo instalar un conexión  tierra  cerca de el equipo de lavandería.

La conexión a tierra de los equipos es atreves de tomacorrientes polarizados.

Conexión a tomacorrientes polarizados

Tomacorrientes polarizados

El cable de conexión a tierra llega por medio de los contactos polarizados pasado por la clavija a conectarse a las partes metálicas del equipo eléctrico.

Conexión a tierra de equipo

De esta manera las fugas de corriente por  daños en bobinados de motor, cables sueltos, humedad, etcétera pasarían de las partes metálicas  y  seguirían su camino por el conductor a tierra hasta la varilla de tierra.
Evitando así que los usuarios reciban la descarga eléctrica.

Instalación sin conexión a tierra de equipo

Debido a que el sistema de conexión atierra presenta la menor resistencia  en una falla la corriente aumentaría, haciendo que el equipo de protección opere evitando así costos innecesarios de energía.

En México las especificaciones  para la conexión a tierra según la Comisión Federal de Electricidad CFE son las mismas, para los tres servicios, (monofásicos de 5KW, bifásicos de 10 KW. y trifásicos de  25 KW).

·        El conductor a tierra puede ser alambre o cable de cobre forrado de color verde o desnudo del calibre 8 AWG (8.367 mm²) mínimo.
·        Un conector mecánico para  varilla de tierra.
·        Varilla de tierra para una resistencia máxima de 25 ohmios.
El Código Eléctrico Nacional  (NEC, siglas en inglés) de EE.UU. la norma  NEC(1987, 250-83-3) establece una longitud mínima de la varilla de 2.5 metros.

Las dimensiones del electrodo y las características del terreno (arenoso, humedad, seco, rocoso, arcilloso etc.) son factores a tomar en cuenta.

La conexión a tierra ayuda a mantener el nivel de voltaje ya que drena también voltajes no deseados por inducción electromagnética y descargas atmosféricas que suelen inducir interferencias en equipos de comunicación y de computo. 





miércoles, 23 de diciembre de 2015

Conductor neutro

El conductor neutro se obtiene del centro de una conexión en estrella, de un transformador  o de un alternador.

Conductor Neutro a la salida de transformador

La alimentación trifásica de 4 líneas (estrella con neutro al centro), tiene la ventaja de obtener 2 valores de voltaje, 220 voltios de línea a línea y 127 voltios de cualquiera de los conductores de línea al conductor neutro. 

Distribución de energía con conductor Neutro

De la forma  de distribución  a 4 hilos se derivan la alimentación de electricidad a la gran mayoría de hogares, comercios  y algunas  industrias.

El nombre de neutro es porque no debe presentar valores de voltajes ni positivos ni negativos.

La alimentación trifásica de 4 líneas

En la gráfica se  presenta las tres fases de voltaje trifásico  de cada línea al conductor neutro, el conductor neutro es la línea horizontal celeste no tiene valores ni positivos ni negativos.

Desde su generación en los alternadores, la corriente alterna trifásica tiene un desfasamiento 120 grados ( 360º /3) debido a la ubicadas física de los bobinados del alternador.

Para que sea eficaz el funcionamiento de las instalaciones eléctricas, se deben balancear las cargas.
La alimentación trifásica de 4 líneas con carga equilibrada

En un sistema  con cargas equilibradas no circularía corriente por el conductor neutro.

Conductor neutro con conexión a tierra

Para evitar que en el exista un  voltaje, por a inducción electromagnética al circular corriente por conductores.

El conductor neutro se conecta a tierra física, a una varilla de tierra (copperweld)

De esta forma nos aseguramos  que este conductor neutro tenga el mismo potencial que el punto a tierra, protegiendo de contacto accidental de descarga.
Para que esto suceda debemos conectar correctamente nuestros circuitos eléctricos.

*    El neutro nunca se interrumpe “NO SE CONECTA A INTERRUPTOR”.
*    El neutro NO LLEVA FUSIBLE  ni interruptores de protección (interruptor termo magnético).
*    En México se identifica con el aislante de color blanco (azul claro “celeste” en otros países).
*    Se conecta a las partes mas expuestas por ejemplo a las roscas de portalámparas.

*    Para identificar  en diagramas lineales y facilitar su lectura se dibuja en el extremo derecho, por lo que es considerado trayecto de retorno de un circuito.

Conductor neutro a la rosca de la lámpara

Conductor neutro instalado mal

En México a la acometida de la electricidad de nuestras casas  llegan 2 conductores de los postes de energía, un conductor vivo  y un conductor neutro. Obteniendo entre ellos un voltaje de 127 Volts de corriente alterna con una frecuencia de 60 ciclos por segundo.

Conductor neutro en conexión domiciliaria

El conductor neutro del poste a la acometida  suele no traer  aislante  es un “conductor desnudo”, ya en la acometida debe ser de color blanco (en otros países de color azul claro “celeste”).

Colores de aislante  de conductores en México

En otros países utilizan un conductor a tierra separado del neutro, tienen un nivel de seguridad más alto ya que suelen manejar voltajes domiciliarios de niveles mas altos que el nuestro,  en ellos algunos equipos de protección pueden monitorear la corriente en el neutro.


Neutro con aislante de  color celeste  en normas europeas
Neutro en clavijas y tomacorrientes









domingo, 6 de diciembre de 2015

Motor de inducción trifásico con freno electromagnético

Un Motor de inducción trifásico con freno electromagnético, se utiliza para detener de manera instantánea el giro del eje del motor en una máquina


Motor de inducción trifásico con freno electromagnético

Sus aplicaciones son en máquinas herramientas (tornos, fresadoras), procesos de trasporte (bandas trasportadoras).

Es decir tenemos un  motor tipo jaula con un freno acoplado.

Funcionamiento:
Un disco de fricción acoplado a la flecha del motor, solo puede girar cuando la bobina del freno esta alimentada, de lo contrario permanecerá atrapado.
Este tipo de frenos por fricción son llamados frenos eléctricamente liberados (Electrically Released Brakes).

Freno electromagnético

Los frenos eléctricamente liberados utilizan resortes para obligar a discos  móviles mantener sujeto el disco de fricción.
Cuando se aplica corriente a la bobina del freno, la fuerza electromagnética resultante atare un disco móvil que comprime los resortes liberado el disco de fricción.

Algunos motores, es el ventilador fijado al rotor por cuña  pero que tiene movimiento axial el que hace la función de disco de fricción.

Los ajustes de par de frenado máximo y entrehierro se ajustan de fábrica los frenos suelen tener  tornillos de ajuste para compensar el desgaste de balatas por el uso.

Las bobinas son clasificadas  a voltajes específicos 115,230 y 460 voltios de corriente alterna y 12, 24, 90 y 230 voltios de corriente continua.
Suele preferirse bobinas de corriente continua evitando con esto el ruido por frecuencia alternas  y dirigiendo la fuerza magnética de manera más efectiva, en estos casos  se utilizan dispositivos de rectificación (puentes de diodos), convirtiendo la tensión alterna a directa.

Cajas de conexiones de motor con freno eléctrico
Diagrama de control reversible de Motor con freno electromagnético

Para la protección de la bobina de freno contra sobretensiones producidas  por desconexión del circuito de corriente continua se utiliza un varistor.

Motor con freno electromagnético con varistor

Motor con freno y palanca de destrabamiento manual

La palanca de destrabamiento manual permite que el eje del motor pueda ser liberado en casos de emergencia o falta de energía eléctrica.

El uso de frenos electromagnéticos liberados en controladores de velocidad (Drive) puede representar un problema,  ya que en estos el control de aceleración se logra a voltajes bajos,  por lo que el freno no alcanzaría a liberarse, por lo que es conveniente la alimentación del freno separada al motor durante la aceleración o el empleo de otros métodos de freno.



Circuito de potencia de motor y freno # 1


Circuito de potencia de motor y freno # 2

Circuito de control de motor y freno


Circuito de potencia de motor y freno # 3 

Circuito de control de motor y freno con pulsador de desbloqueo cuando el motor esta parado













Diagramas de control eléctrico de motor con freno.

El control eléctrico de motor con freno se utiliza para desacelerar o detener de manera instantánea el giro del eje del motor en una máquina.
Circuito de potencia con freno



 Freno de tambor 

Control eléctrico de motor con freno de C.D.

Control eléctrico de motor reversible con freno de C.D.



Circuito de control Torno



Circuito de Potencia freno y motor 230V.


Circuito de Potencia freno 230V. y motor 230V.






sábado, 14 de noviembre de 2015

Control eléctrico de arranque por pulsos de un elevador

Cuando con frecuencia se arranca y para un motor por períodos de tiempos muy cortos, le llamamos "arranque por pulsos " a esta operación (jogging en inglés)  


 Distribución de componentes de el elevador

El control eléctrico de un elevador, suele ser uno de los retos que deseamos aprender cuando iniciamos el estudio de la electricidad.


Nos imaginamos los componentes, un botón para subir, un botón para bajar, interruptores de límites y paros de emergencia.

 ¿Pero como conectarlos para su funcionamiento?


Elementos de control

Para este análisis comenzare  por eliminar 2 elementos de control, los botones de paro de emergencia los agregare en serie una vez determinado el análisis nuestro diagrama.


Variables de entrada

Usare una tabla llamada “Tabla de verdad”, para analizar los cambios en el funcionamiento.

 Este es  un  método de análisis lógico  muy utilizado.

Como los “estados de los componente cambian,  se nombraran “variables de entrada”  a las de la izquierda, y “variables de salida” a las de la derecha,  son  variables de salida S (subir) y B (bajar).

S  y  B representan los contactores, lugar donde se realizaran las conexiones para que el motor gire en un sentido o en el otro.

Tabla de verdad desarrollada

Una vez terminada la tabla de verdad, seleccionamos las condiciones  en las que funcionaran las salidas, los estados donde  S y B valen uno las salidas.

Ecuaciones  lógicas

Las ecuaciones lógicas resultantes se pueden simplificar, las he incluido porque es lo correcto, pero no utilizare la ecuación simplificada  ni explicare el método de simplificación para no desviarme  del tema.

Diagrama de escalera tipo contactos eléctricos

 Uno de los métodos de programar  un Control lógico Programable   (PLC Programmable Logic Controller), es el realizando un diagrama de escalera tipo contactos eléctricos , guardándolo en el PLC y poner en modo de que pueda  ejecutar (run).


Diagrama de Control del Elevador

Diagrama de Potencia del Elevador












domingo, 8 de noviembre de 2015

Motor monofásico de fase partida con cambio de giro

Algunas máquinas requieren que el motor  monofásico pueda girar  en un sentido o en otro cuando se requiera.

Motor monofásico de fase partida con cambio de giro

Es estos casos son las conexiones de las terminales de los bobinados del motor las que se deben intercalar para efectuar el cambio de rotación.

Diagrama de motor monofásico de fase partida con cambio de giro

Recordemos que físicamente los bobinados de arranque no están montados exactamente  sobre los bobinados de trabajo, este desplazamiento físico combinado con la diferencia del diámetro y numero de vueltas diferentes, permiten que el motor arranque en un sentido.

Terminales del motor monofásico con cambio de giro

Hay 2 métodos de arranque y paro
·        
            ·                     Con un interruptor de tambor 

(Como se conecta un interruptor reversible de tambor para un motor monofásico de fase partida)

       ·                Por estación de botones de arranque y paro

Elevador con mando  por botones

Circuito de control

Circuito de potencia

Como todos los circuitos de motores eléctricos si se manda que gire en ambos sentidos físicamente es imposible, y se  provoca un corto circuito en el circuito de potencia si no se prevén enclavamientos por  botones y contacto auxiliar en el circuito de control.