Circuitos de control con función manual, apagado y automático

Los circuitos de control con función manual, apagado y automático, utilizan un interruptor selector de tres posiciones para elegir opciones de control.

Circuitos de control con función manual, apagado y automático

Ofrecen alternativas de funcionamiento de gran utilidad en actividades de mantenimiento, verificación de calidad del proceso, ajustes de parámetros y conclusión de ciclos automatizados interrumpidos.

 Emplean un interruptor selector, con operador giratorio (manija),  y bloques de contactos del mismo tipo del de los botones pulsadores.

Interruptor selector manual, apagado y automático

En la posición de apagado (OFF) mantiene sus dos contactos normalmente abiertos (N.O. normally open).

 En la tabla de posiciones y contactos; cuando un contacto cambia de estado a cerrado se señala con una “X”.

Circuito de control eléctrico con Interruptor selector manual, apagado y automático

El término manual hace alusión a que la función  debe realizarse  “a mano” por el operador, eliminando la actividad de la forma automática.

La supervisión de parámetros como niveles, presión, flujo o temperatura corresponderán al operador. 

Estación de control con interruptor selector manual, apagado y automático

En los interruptores suele dejarse  las etiquetas con las abreviaturas de origen Estadunidense “MAN” (manually), “OFF”  y “AUTO” (automatic), la razón es económica y su  semejanza  de palabras en nuestro idioma.

Circuito electroneumático con Interruptor selector manual, apagado y automático

En el circuito electroneumático la  operación manual permite verificar el funcionamiento de un solo  ciclo, a diferencia de la  función automática donde los ciclos son repetitivos.

Control eléctrico  con Interruptor selector manual, apagado y automático de circuitos de ida y vuelta

 La opción manual se logran movimientos momentáneos utilizando botones de pulsación (JOG).

Los botones de  pulsación “Jogging” controlan el avance o el retroceso del vástago de un cilindro, con la ventaja de que si se  suelta la acción sobre el botón se detiene el avance del vástago.

La opción de la  función manual no solo es valorada en actividades de control industrial. Es un complemento necesario en el funcionamiento de sistemas automatizados. 

Control eléctrico a tres hilos y su supremacía en el control de motores

El control eléctrico a tres hilos y su supremacía en el control de motores se debe a su facilidad de operación y a dos factores de seguridad.

Control eléctrico a tres hilos y su supremacía en el control de motores

Un control eléctrico a tres hilos es un nombre técnico que se da cuando se utiliza una estación de arranque y paro de mando con botones pulsadores.

De esta estación de mando al armario de control se utilizan 3 conductores.

Control eléctrico a tres hilos

La facilidad de acción de presionar y soltar dando una orden de control es una característica apreciada por el operador.

El término pulsador se refiere a que con un contacto momentáneo se logra un cambio de estado, de contacto abierto a cerrado o de contacto cerrado a abierto.

Diagramas de control eléctrico a tres hilos

La estación de botones y el armario  son complementarios en el equipamiento del control para un motor eléctrico trifásico.

El armario contiene un interruptor tripolar electromagnético de mando por bobina “M”  y un relevador de sobrecarga que protege contra sobrecorrientes.

Un contacto auxiliar normalmente abierto  “M” del contactor (ubicado dentro del armario) permite mantener  la bobina “M” alimentada una vez que desaparece  la acción sobre el botón de  arranque.

Estación de control, arrancador termomagnético y motor eléctrico

Con un  control a tres hilos ante una falla en la alimentación eléctrica, a su  retorno no se pone en marcha.

La falta de energía genera un paro que requerirá de una nueva puesta en marcha por el operador.

Superioridad de seguridad ante el retorno de energía eléctrica

Los sistemas de control de motores con conmutador de levas, interruptor de tambor, o un control electromagnético a dos hilos, no proporcionan esta seguridad.

Ante un retorno de energía si no se tiene la precaución de poner en circuito abierto, provocaran una puesta en marcha inesperada.

Prioridad al paro 

La prioridad al paro hace alusión que ante la pulsación simultánea, motivada por un hecho fortuito la orden que prevalece es el paro.

La popularidad y superioridad del control a tres hilos sobre otros sistemas de control tiene su fundamento en su operación  y en la seguridad que brinda. 

Diagramas de control del sentido de giro de motores monofásicos

En los  diagramas de control del sentido de giro de motores monofásicos  es importante  identificar correctamente las conexiones  de los bobinados del motor.

Diagramas de control del sentido de giro de motores monofásicos

Pocas son las máquinas monofásicas que requieren un cambios de giro, La  máquina automática lavadora de ropa es solo una de ellas.

Los motores monofásicos requieren mayor mantenimiento que su similar trifásico,  consumen mas corriente de arranque por lo que su uso es limitado en máquinas.

Motores monofásicos

Las instalaciones eléctricas monofásicas  son del ámbito residencial, donde el ruido de  máquinas  no esta permitido.

En algunos casos dada la alimentación instalada y aun con las desventajas señaladas el uso de un motor monofasico con 2 sentidos de giro es requerido.

Diagramas de motores monofásicos

los motores monofásicos requieren de dos bobinados desplazados físicamente para crear un par de arranque, y utilizan un interruptor centrifugo que desconecta el bobinado de arranque una vez que alcanzan una determinada velocidad,  para continuar su giro solo con el bobinado de marcha.

Cambio de giro de un motor monofásico

El cambia el giro de un motor monofásico,  se realiza intercambiando las terminales del bobinado de arranque.

Y en algunos casos el color de las terminales del motor de fase partida puede ser de gran ayuda, para identificar los bobinados.

Equipo de control del ámbito industrial utilizados en el control de giro de motores monofásicos

El conmutador de levas se fabrican con fines específicos, las combinaciones de contactos que se cierran se denomina programa,  el selector 1-0-2 es utilizado para invertir el giro de un motor trifásico y se puede emplear para el control de giro del motor monofásico.

Diagrama de control de giro de un motor monofásico utilizando un conmutador de levas.

El uso de equipo de control de motores industriales como el contactor tetrapolar, y estación de botones pulsadores, también pueden aprovecharse. 

Diagrama de control de giro de un motor monofásico utilizando un contactor electromagnético  tetrapolar 

El interruptor de tambor es uno de los metodos mas simples y utilizado  para invertir el giro de un motor monofásico.

Diagrama de control de giro de un motor monofásico utilizando un interruptor de tambor

Cuestiones técnicas a tomar en cuenta, como no invertir el giro a contramarcha, es decir no ordenar un cambio de sentido sin que se detenga la rotación del eje del motor,  ya que esto provoca picos de corriente y esfuerzos mecánicos.

No olvidar las protecciones contra corto circuito y sobrecargas adecuadas.

Control del sentido de giro de un motor monofásico con selector rotativo trifásico

El control del sentido de giro de un motor monofásico con selector rotativo trifásico, se realiza separando las terminales de los embobinados del  motor y conectándolas al conmutador. 

Control del sentido de giro  de un motor monofásico con selector rotativo trifásico

Los motores monofásicos de fase partida  tienen su mayor aplicación en instalaciones residenciales, y su uso es restringido en equipos y máquinas por su diseño de fabrica específico  de tener  un solo sentido de giro.

Solo  algunos tienen los cables de sus bobinados de arranque y de marcha separados en su caja de conexiones, de manera que al ser intercaladas  correctamente se pueda invertir el giro de su rotor.

Por lo que es recomendable seleccionar un motor de tipo industrial que nos permita arranques con cambios de dirección frecuentes.

Motor monofásico de fase partida sin capacitor y con capacitor

El cambio de sentido de giro de un  motor monofásico se realiza intercambiando cables del bobinado de arranque con respecto al bobinado de marcha.

El cambio de rotación se logra intercambiando las terminales 5 y 8.

Cambio de rotación del motor monofásico

 El bobinado de arranque esta desplazado físicamente del bobinado de marcha esto le da dirección al sentido de giro del motor.

Aprovechamos los contactos de la inversión de fase de un conmutador inversor de giro trifásico.

para intercambiar las conexiones 5 y 8 del bobinado de arranque.

Conmutador inversor trifásico

El conmutador  tiene tres posiciones 1, 0, 2, donde la posición cero es la condición de paro, evitando que el cambio de rotación no se lleva a cabo a contramarcha.

Selector para cambio de rotación del motor trifásico en motor monofásico

Antes de conectar nuestro motor debemos verificar las conexiones ya que los conmutadores de levas tienen diversas aplicaciones y conexiones.

https://coparoman.blogspot.com/2020/07/diagramas-de-comutadores-de-levas.html

Conexiones de selector inversor trifásico para el control de un motor monofásico

El intercambio de terminales de arranque se  realizara en las terminales 2 y 4 del selector, y su alimentación se proporciona por 1 y 5, el interruptor 9 y 10 permitirá conectar el bobinado de marcha en ambos sentidos.

Diagrama de conmutador trifasico para el cambio de rotación de un motor monofásico

Un guardamotor podría proporcionarnos las protecciones requeridas por el  motor, así como otro modo adicional de arranque y paro.

Guardamotor, conmutador trifásico y  motor monofásico

Estamos limitados a corrientes de arranque por lo que su aplicación seria en motores de ½, ¾ o 1 HP. (Caballos de fuerza).

Conmutador inversor de giro para motor trifásico

El conmutador inversor de giro para motor trifásico se emplea para  cambiar de manera sencilla la rotación  un  motor eléctrico, sin manipular las conexiones.

Conmutador inversor de giro para motor trifásico

El interruptor giratorio de levas Rotary Cam Switch, tiene una manija para el cambio del sentido.

La manija es una palanca que mueve un eje en el que se montan levas que accionan contactos eléctricos.

Interruptor giratorio de levas

Su empleo es  principalmente en  motores trifásicos   pequeños de 1, 3 y 5 HP (caballos de fuerza) a 220 voltios.

Es importante la corriente nominal del interruptor y verificar en las tablas de fabricante del interruptor que soporte los esfuerzos de corrientes de arranque y paro del motor. 

Rotary Cam Switch

El conmutador  tiene tres posiciones 1, 0, 2, donde la posición cero es la condición de paro, evitando que el cambio de rotación no se realice  a contramarcha.

Cam Switches inverter 1-0-2

El cambio de sentido de giro en los motores trifásicos se lleva a cabo  en el circuito de potencia, invirtiendo la secuencia de fases.

Cambio de giro de motor trifásico

En la práctica se realizan las siguientes contactos (conexiones) L1-T1, L2-T2  y L3-T3  para obtener el giro del rotor en el sentido de las manecillas del reloj,  y L1-T3, L2-T2 y L3-T1 para sentido contrario.

Conexiones del conmutador inversor de giro

Los interruptores rotativos de levas ocupan poco espacio su parte frontal se fabrican más comunes son de   48 x 48 mm y 64 x 64 mm. "para montarse en puerta".

 Su instalación es sencilla y rápida, su vida mecánica es de 1000000 de maniobras.

Otro dato importante es las maniobras  (cambios de rotación) por hora que pueden soportar tanto el interruptor como el motor.

Equipamiento para motor trifásico con interruptor selector de giro

Un guardamotor podría proporcionarnos las protecciones requeridas para el motor, así como otra opción de arranque y paro. 

Diagramas de comutadores de levas

Los diagramas de conmutadores de levas deben analizarse

tomando en cuenta la tabla de posiciones del operador.

Diagramas de comutadores de levas

 El conmutador de  levas (Cam switch) se considera un interruptor rotativo.

Tienen un operador llamado también maneta ó manija, es la parte del dispositivo que se acciona manualmente, 

Cam switch

El operador hace girar un eje  de perfil cuadrado  donde se asientan las levas.

 Las levas abren o cierran contactos de doble acción alojados dentro  de módulos  de contactos. 

Hasta 12 módulos por interruptor  con capacidad de accionar simultáneamente 72 contactos.

Programa del  comutador de levas

La tabla de posiciones del operador  y los estados de los contactos describen un programa a ejecutar.

Ofrecen una gran gama de aplicaciones en control, instrumentación y arranque de motores.

Los contactos hace la función de interruptores y se representan en la tabla solo en  su condición de cerrados con una “X”.

Diagrama eléctrico de un proceso operado  con comutadores de levas

Algunas de las aplicaciones de los conmutadores de levas son:

Interruptor (encendido y apagado), inversores, Bypass, de varias posiciones, para el control de motores, para ventilación, inversores de giro, conmutadores estrella – delta, de acoplamiento Dahlander, de arranque de bomba, de paro, de arranque, de voltímetro, de amperímetro, de tensión y amperimetro,  de  código binario.

Diagrama eléctrico de comutadores de levas de tensión eléctrica

Si bien se diseñan para interrumpir corrientes en condiciones normales, pueden soportar algunas sobrecargas, los fabricantes mencionan que sus conmutadores tienen una vida mecánica de  1000000 de operaciones.

 Comutador inversor de giro

Las tablas de programación son de gran utilidad, en la práctica debemos elaborarlas.

Es bueno tomar nota de todos los detalles antes de desmontarlos, también es un buen ejercicio para la mente encontrar la continuidad de todas las posiciones y realizar su diagrama.

Diagrama eléctrico de comutadores de levas estrella delta

 Para verificar  la continuidad entre terminales de los contactos utilizamos un multímetro en Ohmios, complementamos la tabla y analizamos si alguno de los contactos están fallando.

De ser así solicitar uno con las características necesarias.

Circuitos de control con interruptor selector

Los circuitos de control con interruptor selector se adaptan con rapidez y facilitan realizar otras funciones.

Circuitos de control con interruptor selector

Un interruptor selector (selector switch) lo forma el operador (palanca giratoria), una base y los contactos.

El operador se monta en la misma base y contactos de los botones pulsadores. 

Partes del selector y botón pulsador

El operador es una manija giratoria y contiene levas para activar o desactivar contactos. 

Selector de 2 posiciones con 1 y 2 bloques de contactos

Es considerado un dispositivo mantenido, pero también existen con autoretorno (con resorte).

Las tablas describen con una X cuando el contacto está cerrado y el cuadro se muestra en blanco cuando el estado del contacto está abierto.

Selector switch

Su símbolo tiene  flechas para indicar posición, les comparto  donde lo describo más a detalle. https://coparoman.blogspot.com/2014/08/selector-electrico-rotativo.html

Funcionamiento de mandos automático o por pulsos

 Con un selector de 2 posiciones podemos  mantener funcionando un motor por pulsos, esto es que mientras presionemos el botón pulsador PB2 trabajara el motor y si lo soltamos se detendrá.

En la posición 2 en el escalón 2 y el contacto auxiliar M sostiene la alimentación de la bobina M, Si presionamos y soltamos el botón pulsador PB2, el motor continuara trabajando de forma “automática”, hasta que presionemos el botón de paro PB1.

Selector iluminado

Una lámpara indicadora puede informarnos si el motor está trabajando, cuando el motor esta fuera de la vista del operador, por ejemplo en una banda transportadora de un proceso.

Si la lámpara deja de encender es probable que se disparó el contacto auxiliar, podemos realizar una prueba a la lámpara antes de llamar al personal de mantenimiento.

Selector de 3 posiciones

En equipos automáticos como sistemas de bombeo, podemos tomar el control si los dispositivos de nivel de líquido fallan, sin necesidad de modificar cableado.

En el mantenimiento de bombas motores son opciones para salir o regresar a procesos automáticos. 

Diagrama eléctrico de desbloqueo y frenado del torno mecánico

 En el  diagrama eléctrico de desbloqueo y frenado del torno mecánico, se plasma como liberar o parar el rotor del motor principal.

Diagrama eléctrico de desbloqueo y frenado del torno

En condiciones de peligro y en trabajos de precisión se debe detener rápido y sin inercia los movimientos mecánicos de la máquina.

Para estas condiciones la solución es el empleo  de un motor eléctrico con freno.

Motor eléctrico con freno

El motor con freno más utilizado es del tipo seguridad negativo.

El freno negativo se encuentra normalmente frenado en ausencia de tensión eléctrica y se desbloquea al alimentar el freno.

Diagrama eléctrico del torno

En el análisis de nuestro estudio  centraremos la atención  en los últimos  escalones 7, 8, 9 y 10 del diagrama de control anterior.

Ya hemos abordado el estudio de los otros escalones.

En  el diagrama eléctrico de seguridad del torno 

Y en diagrama eléctrico de control de puesta en marcha y paro del torno mecánico.

Diagrama del control del motor principal del torno mecánico

La palanca de control de rotación del husillo  en la posición central permite que los interruptores de límite LS1  y LS2  se mantengan cerrados.

La bobina del contactor M4 está  en el escalón 8,  tiene acción con contactos auxiliares en todos demás escalones y también condiciona la alimentación de la bobina del freno. 

 Control de desbloqueo

En el escalón 8 se permite el paso de la corriente hacia la bobina del contactor  M4, este contactor alimenta la bobina del freno y se realiza el  desbloqueo el eje del motor eléctrico principal.

Aquí el término de desbloqueo se refiere a liberar el freno.

En el escalón 7 se cierra un contacto normalmente abierto, que en serie con  un interruptor freno de pedal FP, hace que se mantenga autosostenida la bobina es decir que permanezca energizada.

También se autoriza con contactos normalmente abiertos ¨M4” en los escalones  9 y 10 que al mover la palanca se pueda mover el husillo.

Diagrama del movimiento del husillo en contra de las manecillas del reloj

Recordemos que los diagramas se dibujan en reposo, los contactos N.A. de M4 los he cambiado de estado, la razón dar seguimiento a la explicación para esto he resaltado los símbolos con fondo amarillo.

Incluso el desbloqueo no se realiza directo las condiciones de seguridad no vistas aquí impiden que se alimente el freno sin el control del operador.

La palanca hacia abajo permite alimentar la bobina del contactor M1, que hará girar el husillo en contra de las manecillas del reloj.

Diagrama del movimiento del husillo en sentido de las manecillas del reloj

La palanca hacia arriba permite alimentar la bobina del contactor M2 y hará girar el husillo en favor de las manecillas del reloj.

Cabe señalar que el cambio pasa por la posición media y el  motor es desconectado en cada movimiento.

 Para evitar un pico de corriente debido a la inercia, debido a que el husillo está girando en un sentido y se manda a otro sentido, se emplea  el pedal de freno.

Operación de cambio de giro  rápido sin paro del motor

El paro con pedal asegura frenar el eje del motor.

También se puede parar con palanca, pero se detendrá al terminar la inercia,  de allí los  señalamientos  de que la operación del torno debe realizarse por personal autorizado y cualificado.

Paro del motor del husillo con interruptor de pedal de contacto momentáneo

 Una vez efectuado el paro del motor por pedal debemos pasar por la posición neutra,  señalada en el diagrama de control de desbloqueo.

La secuencia de torneado suele ser de la posición neutra (desbloqueo) mandarlo girar en sentido antihorario, parar con pedal, verificar medidas,  volver a posición de desbloqueo, mandarlo girar en sentido anti horario etcétera.

En la detección de fallas es de gran utilidad la aclaración de dudas sobre el funcionamiento por parte del operador.