Diseño e Implementación de un Tablero de Pruebas para Máquinas Eléctricas Rotativas AC y DC

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(1)1. La versión digital de esta tesis está protegida por la Ley de Derechos de Autor del Ecuador. Los derechos de autor han sido entregados a la “ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL” bajo el libre consentimiento del (los) autor(es). Al consultar esta tesis deberá acatar con las disposiciones de la Ley y las siguientes condiciones de uso: -. Cualquier uso que haga de estos documentos o imágenes deben ser sólo para efectos de investigación o estudio académico, y usted no puede ponerlos a disposición de otra persona.. -. Usted deberá reconocer el derecho del autor a ser identificado y citado como el autor de esta tesis.. -. No se podrá obtener ningún beneficio comercial y las obras derivadas tienen que estar bajo los mismos términos de licencia que el trabajo original.. -. El Libre Acceso a la información, promueve el reconocimiento de la originalidad de las ideas de los demás, respetando las normas de presentación y de citación de autores con el fin de no incurrir en actos ilegítimos de copiar y hacer pasar como propias las creaciones de terceras personas.. Respeto hacia sí mismo y hacia los demás..

(2) 2. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN TABLERO DE PRUEBAS PARA MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS AC Y DC. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y CONTROL. ROBERTO JAVIER FIALLOS SILVA roberto.fiallos.silva@gmail.com. RUBÉN ALEJANDRO GUALLICHICO ATI ruben.guallichico@gmail.com. DIRECTOR: ING. EDWIN GUILLERMO NIETO RÍOS edwin.nieto@epn.edu.ec. Quito, Noviembre 2013.

(3) i. DECLARACIÓN. Nosotros, Roberto Javier Fiallos Silva y Rubén Alejandro Guallichico Ati, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentado por ningún grado o calificación profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.. A través de la siguiente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por su normativa institucional vigente.. ____________________________ Roberto Javier Fiallos Silva. ____________________________ Rubén Alejandro Guallichico Ati.

(4) ii. CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Roberto Javier Fiallos Silva y Rubén Alejandro Guallichico Ati, bajo mi supervisión.. ________________________ Ing. Edwin Nieto DIRECTOR DEL PROYECTO.

(5) iii. DEDICATORIA. Con mucho cariño y alegría para los dos pilares fundamentales de mi vida, MIS PADRES, quienes me dieron la vida y sobre todo han estado apoyándome en todo momento, aún en los más difíciles siempre han estado ahí con sus sabios consejos para saberlos sobrellevar y salir adelante. Gracias por todo papi y mi mami por ayudarme a forjar mi futuro y sobre todo por creer en mí.. A mi hermano Cristian, por estar junto a mí, apoyándome en los buenos y malos momentos de mi vida.. A Ely e Isabelita, quienes son mi más grande motivación a diario, el centro de mis nuevos sueños y metas siendo la luz de mi vida.. Roberto.

(6) iv. DEDICATORIA. Primero dando gracias a papito Dios por la vida, dedico este proyecto a:. Mis padres que con mucha paciencia han esperado el buen término de este proyecto.. Mi hermano que comienza su vida universitaria, que siga adelante en sus estudios. Antes que ser yo un ejemplo para él, mi hermano ha sido ejemplo para mí.. Mi abuelita, familia y amigos, quienes me han apoyado en toda circunstancia.. Rubén.

(7) v. AGRADECIMIENTOS. Agradezco a ti DIOS, por darme la fuerza necesaria y el empuje para salir adelante y por regalarme una familia que siempre se ha mantenido muy unida pese a las adversidades.. A Elizabeth, por brindarme su amor incondicional, su apoyo, su comprensión y sobre todo por compartir tantos momentos inolvidables en mi vida.. Gracias a todos mis compañeros de aula, que con el transcurrir diario me enseñaron el verdadero significado de una amistad pura y sincera.. Gracias Ing. Edwin Nieto por ser nuestra guía y brindarnos todo su apoyo en el desarrollo y culminación de nuestro proyecto de titulación.. Mi más sentido agradecimiento a todo el personal técnico y administrativo de la empresa SCAI INDUSTRIAL por la apertura que me brindaron para poder desarrollar este proyecto, especialmente en la persona del Ing. Pablo Zambrano.. Roberto.

(8) vi. AGRADECIMIENTOS. Agradezco a papito Dios, por darme la vida y unos padres, quienes se esfuerzan cada día en sus trabajos.. A mis papitos, que con amor y mano firme supieron inculcarme los mejores valores, los cuales me han servido toda mi vida.. Al Ing. Edwin Nieto por darnos los mejores consejos para terminar con bien este proyecto.. Al Ing. Pablo Zambrano, cuya idea nos ha dado la oportunidad de tomarla como base para la realización de este proyecto.. A toda la empresa SCAI por darnos todas las facilidades para la culminación de este proyecto. Rubén.

(9) vii. INDICE DE CONTENIDOS 1 SISTEMAS DE PRUEBAS Y DE PROTECCIÓN PARA MOTORES ELÉCTRICOS .............................................................................................. 1 1.1 PRUEBAS DE MOTORES ELÉCTRICOS ........................................................ 2 1.1.1. MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA ÓHMICA DE LOS DEVANADOS ................................... 2. 1.1.1.1 MOTORES AC [1] ............................................................................................................ 2 1.1.1.2 MOTORES DC [1] ............................................................................................................ 3 1.1.2. PRUEBA EN VACÍO DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS .................................................... 4. 1.1.2.1 MOTORES AC [2] ............................................................................................................ 4 1.1.2.2 MOTORES DC [1] ............................................................................................................ 5 1.1.3. PRUEBA DE ROTOR BLOQUEADO EN MOTORES ELÉCTRICOS [3] .............................. 5. 1.1.3.1 MOTORES AC ................................................................................................................. 5 1.1.3.2 MOTORES DC ................................................................................................................. 6 1.1.4. PRUEBA DE TEMPERATURA [4] ........................................................................................ 6. 1.1.5. PRUEBAS ELÉCTRICAS DE MANTENIMIENTO................................................................. 7. 1.1.6. PRUEBAS DE AISLAMIENTO [5] ......................................................................................... 8. 1.1.7. DETERMINACIÓN DEL INDICE DE POLARIZACIÓN (IP) [5] .............................................. 9. 1.2 DETECCIÓN DE FALLAS EN MOTORES ELÉCTRICOS [6] .................... 10 1.2.1. FALLAS MECÁNICAS ........................................................................................................ 11. 1.2.2. FALLAS ELÉCTRICAS ....................................................................................................... 11. 1.2.3. FALLAS AMBIENTALES Y DE MANTENIMIENTO ............................................................ 11. 2 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA ....................................... 12 2.1 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE FUERZA .......... 14 2.1.1. TIPOS Y NIVELES DE VOLTAJE ....................................................................................... 15. 2.1.1.1 VOLTAJE AC TRIFÁSICO.- AUTOTRANSFORMADOR TOMA AJUSTABLE............... 21 2.1.1.2 VOLTAJE AC MONOFÁSICO.- AUTOTRANSFORMADOR TOMA AJUSTABLE ......... 23 2.1.1.3 VOLTAJE AC TRAFÁSICO.- AUTOTRANSFORMADOR TOMAS FIJAS ..................... 24 2.1.1.4 VOLTAJE DC VARIABLE ............................................................................................... 26 2.1.2. PROTECCIONES [9] .......................................................................................................... 29. 2.1.2.1 INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICO .......................................................................... 30 2.1.2.2 PARO DE EMERGENCIA .............................................................................................. 31. 2.2 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA ESTRUCTURA METÁLICA ........... 31 2.3 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS ELEMENTOS CONTROL ............. 34 2.3.1. SISTEMA DE CONTROL PRINCIPAL ................................................................................ 35. 2.3.1.1 ELEMENTOS DE ENTRADA Y SALIDA ........................................................................ 35.

(10) viii. 2.4 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS Y VISUALIZACION ......................... 43 2.4.1. ELEMENTOS DE ENTRADA Y SALIDA ............................................................................. 43. 2.4.1.1 SENSOR DE VOLTAJE ................................................................................................. 44 2.4.1.2 SENSOR DE CORRIENTE [12] ..................................................................................... 44 2.4.1.3 ELEMENTOS DE VISUALIZACION ............................................................................... 48 2.4.1.4 PUERTO DE COMUNICACIÓN ..................................................................................... 48 2.4.1.5 CIRCUITO INTEGRADO MAX 232 ................................................................................ 49. 2.5 SISTEMA DE ALARMAS .......................................................................... 50 2.5.1. ELEMENTOS DE ENTRADA Y SALIDA ............................................................................. 50. 2.5.2. DETECTOR DE FALTA DE FASE ...................................................................................... 51. 2.5.3. SENSOR DE CORRIENTE ................................................................................................. 52. 2.5.4. SENSOR DE TEMPERATURA ........................................................................................... 52. 2.5.4.1 TRANSDUCTOR DE TEMPERATURA LM35 [15] ......................................................... 53 2.5.5. ELEMENTO DE VISUALIZACIÓN ...................................................................................... 55. 2.6 MICROCONTROLADOR ................................................................................. 56 2.7 DISEÑO DE LAS FUENTES DE ALIMENTACION ....................................... 57 2.7.1. FUENTE DE ALIMENTACIÓN +5VDC ............................................................................... 58. 2.7.2. FUENTE DE ALIMENTACIÓN SIMÉTRICA +12VDC Y -12VDC ........................................ 60. 2.7.3. FUENTE DE ALIMENTACIÓN VARIABLE +1.5VDC -- +15VDC ........................................ 61. 3 DESARROLLO DEL PROGRAMA DE CONTROL ................................... 62 3.1 SISTEMA DE CONTROL PRINCIPAL ........................................................... 62 3.1.1. DIAGRAMAS DE FLUJO DEL SISTEMA DE CONTROL PRINCIPAL ............................... 64. 3.1.1.1 PROGRAMA DE CONTROL PRINCIPAL ...................................................................... 64 3.1.1.2 SUBRUTINA DE CONTROL VOLTAJE AC 3F AJUSTABLE ......................................... 65 3.1.1.3 SUBRUTINA DE CONTROL VOLTAJE AC 3F TOMAS FIJAS ...................................... 66 3.1.1.4 SUBRUTINA DE CONTROL VOLTAJE AC 3F AJUSTABLE ......................................... 67 3.1.1.5 SUBRUTINA DE CONTROL VOLTAJE AC 1F AJUSTABLE ......................................... 68. 3.2 SISTEMA DE CONTROL DE ALARMAS ....................................................... 68 3.2.1. DIAGRAMAS DE FLUJO de sistema de alarmas ............................................................... 69. 3.2.1.1 SUBRUTINA DE SENSADO DE CORRIENTE .............................................................. 70 3.2.1.2 SUBRUTINA DE DETECCIÓN DE ALIMENTACIÓN ALTERNA ................................... 71 3.2.1.3 SUBRUTINA DE SENSADO DE TEMPERATURA ........................................................ 71. 3.3 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS Y VISUALIZACIÓN ................. 72 3.3.1. DIAGRAMAS DE FLUJO: ADQUISICIÓN DE DATOS Y VISUALIZACIÓN ........................ 73. 3.4 SELECCIÓN DEL MICROCONTROLADOR ...................................................... 74 3.4.1. DISTRIBUCIÓN DE PUERTOS DEL ATMEGA16 .............................................................. 75.

(11) ix. 3.4.2. MEMORIA ........................................................................................................................... 77. 3.4.3. PUERTO DE COMUNICACIÓN .......................................................................................... 78. 3.5 HMI (HUMAN-MACHINE INTERFACE) ....................................................... 78 3.5.1. COMUNICACIÓN CON PC ................................................................................................. 79. 3.5.2. INTERFAZ GRÁFICA.......................................................................................................... 80. 4 PRUEBAS Y RESULTADOS .................................................................... 85 4.1 ESTADO DE LOS EQUIPOS ............................................................................. 85 4.2 SISTEMA DE CONTROL PRINCIPAL ........................................................... 87 4.2.1. ACTIVACIONES DE LOS CONTACTORES ....................................................................... 87. 4.2.2. AJUSTE DEL SENSOR DE VOLTAJE ............................................................................... 88. 4.3 SISTEMA DE ALARMAS .................................................................................. 89 4.3.1. AJUSTE DEL SENSOR DE CORRIENTE .......................................................................... 89. 4.3.2. AJUSTE DEL SENSOR DE TEMPERATURA .................................................................... 90. 4.3.3. AJUSTE DEL SENSOR DE FALTA DE FASE .................................................................... 91. 4.4 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS Y VISUALIZACIÓN ................. 91 4.4.1. AJUSTE DEL SENSOR DE VOLTAJE ............................................................................... 91. 4.4.2. AJUSTE DEL SENSOR DE CORRIENTE .......................................................................... 91. 4.4.3. COMUNICACIÓN SERIAL .................................................................................................. 91. 4.5 IMÁGENES DE PROYECTO FINALIZADO ........................................................ 92 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................. 95 5.1 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 95 5.2 RECOMENDACIONES .............................................................................................. 97 REFERENCIAS BILIOGRÁFICAS ................................................................ 98 ANEXOS…………………………………………………………………………..100.

(12) x. RESUMEN. El presente proyecto de titulación refleja información acerca del diseño y construcción de un tablero de pruebas para motores AC y DC para la empresa SCAI INDUSTRIAL. Para el desarrollo del proyecto se realiza un compendio de la información general de las principales pruebas que se realizan en los motores presentes en el mercado así como su uso y los elementos necesarios para realizarlas como son los elementos de maniobra, de control, de sensado y de protección. En el primer capítulo se realiza una visión general sobre algunas pruebas de rutina que se realizan en los motores. En el segundo capítulo se realiza la explicación de todo lo concerniente al control que realiza el tablero, el diseño de sus elementos de fuerza así como de los elementos de control en baja tensión. En el tercer capítulo se realiza la explicación del programa de control, desarrollado para cumplir con todos los requerimientos del sistema, de igual manera se presenta el HMI que nos permite, a través del computador, generar reportes de las pruebas realizadas. En el Cuarto Capítulo se realiza las pruebas y resultados del funcionamiento del tablero, es decir que todos los objetivos planteados sobre este proyecto se cumplan. Se realiza el ajuste de los circuitos de sensado, los tiempos de conmutación, los controles de activación. En. el. Quinto. Capítulo. finalmente. se. establecen. las. conclusiones. y. recomendaciones que el operario debe tener en cuenta antes y después de hacer uso del tablero de pruebas..

(13) xi. PRESENTACIÓN. El creciente aumento en la demanda de energía eléctrica en Ecuador y a nivel mundial hace necesario un mayor crecimiento de la infraestructura eléctrica, esto implica el uso de mayores recursos tanto naturales como económicos que impactan directamente en la economía del país. Dentro de los procesos de transformación de las industrias existe una gran variedad de máquinas destinadas a realizar diversos trabajos, que en su mayoría utilizan un motor eléctrico; cabe señalar que no existe una normativa en nuestro país para realizar pruebas de funcionamiento en las máquinas rotativas eléctricas, peor aún que se basen en estándares que obtenga por resultado los parámetros necesarios para determinar el estado funcional de las máquinas. En la actualidad los motores eléctricos están experimentando un cambio revolucionario en lo referente a su mantenimiento, debido a la alta demanda que se tiene de este rubro dentro del mercado industrial; para lo cual se utilizan métodos de prueba que buscan determinar el estado actual del motor así como posibles averías, determinar causas y emitir soluciones a estos problemas. El correcto funcionamiento de los motores eléctricos es importante, no sólo por cuestiones económicas sino también por cuestiones ambientales. Un motor eléctrico en mal estado puede desencadenar grandes problemas como por ejemplo: el paro intempestivo de la producción, retrasos en la entrega de los productos, e inclusive un paro casi total de la producción. Otro aspecto fundamental es el ahorro de energía que se logra al seleccionar un motor de manera correcta, para lo cual se realiza las pruebas o ensayos respectivos con el objeto de evitar el uso de motores con deficiencias ya sean mecánicas o eléctricas, y en consecuencia pérdidas de energía eléctrica. A lo largo de este documento se va a poner especial énfasis en el estudio del tipo de pruebas de rutina que se recomienda por parte de la empresa de mantenimiento SCAI, que se realiza para detectar las fallas de los motores eléctricos y emitir las respectivas soluciones..

(14) 1. CAPITULO I 1 SISTEMAS DE PRUEBAS Y DE PROTECCIÓN PARA MOTORES ELÉCTRICOS En este capítulo se presenta tipos de pruebas que se realiza a motores eléctricos, las mismas que permiten determinar el estado actual del motor y de esta forma hacer las reparaciones respectivas cuando las circunstancias lo permitan. Antes de desarrollar el capítulo actual se presenta una introducción sobre las máquinas eléctricas rotativas. Un motor eléctrico es una máquina que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de campos magnéticos variables. Tienen múltiples ventajas, entre las que cabe citar su economía, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento; el motor eléctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de energía, tanto en la industria como en el transporte, las minas, el comercio. Su funcionamiento se basa en las fuerzas de atracción y repulsión establecidas entre un imán y un hilo (bobina) por donde circula una corriente eléctrica. Entonces solo sería necesario una bobina (espiras con un principio y un final) un imán y una pila (para hacer circular la corriente eléctrica por las espiras) para construir un motor eléctrico. Los motores eléctricos que se utilizan hoy en día tienen muchas espiras llamado bobinado (de bobinas) en el rotor y un imán grande llamado estator colocado en la parte fija del motor alrededor del rotor. También hay motores que su bobinado lo tienen en el estator y el rotor representa el imán. Se clasifican en motores de corriente directa, motores de corriente alterna y los motores universales; según el número de fases en monofásicos, bifásicos y trifásicos, siendo este último el más utilizado a nivel industrial..

(15) 2. 1.1 PRUEBAS DE MOTORES ELÉCTRICOS Cuando se trata sobre las pruebas de motores eléctricos se debe hablar sobre los ensayos que son en terreno, los mismos que sirven para dar un mantenimiento preventivo, para de esta manera hacer un diagnóstico rápido sobre el estado mecánico y eléctrico de los motores para de ser el caso necesario corregir las fallas que existan. En definitiva, realizar pruebas de funcionamiento a los motores eléctricos tiene los siguientes propósitos generales: ·. Verificar que los motores cumplan con todas las exigencias a las que serán sometidas durante el período de operación, dichos condicionamientos pueden ser de calentamiento, voltaje, mecánicos; las mismas que son conocidas como pruebas de mantenimiento preventivo.. ·. Verificar las características de placa indicadas; dichos ensayos pueden subdividirse en: o Medición de la resistencia óhmica de los devanados en frío. o Prueba de vacío. o Prueba de corto circuito o a rotor bloqueado. o Pruebas de aislamiento y de calentamiento.. 1.1.1. MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA ÓHMICA DE LOS DEVANADOS. A continuación se presenta esta prueba tanto para motores AC como DC, así como su tabla comparativa. 1.1.1.1 MOTORES AC [1] Por lo general sólo se tiene acceso a los terminales del motor, es por esto que conociendo el tipo de conexión de los devanados se puede determinar el valor de la resistencia óhmica en los devanados. Si la conexión es en Y (estrella), entonces la resistencia óhmica por fase es igual a la mitad de la lectura entre los terminales. Para evitar posibles variaciones entre.

(16) 3. las tres fases, es recomendable medir la resistencia entre los tres pares de terminales y obtener el valor promedio. ૚. ࡾࢌࢇ࢙ࢋ ൌ ‫࢙ࢋ࢒ࢇ࢔࢏࢓࢘ࢋ࢚ࢋ࢚࢘࢔ࢋࢇࢊ࢏ࢊࢋ࢓ࡾ כ‬ ૛. [1.1]. Si la conexión del estator está en delta, la medición entre los terminales corresponde a la fase que está en paralelo con las dos restantes, por lo que la resistencia óhmica por fase será igual a 1.5 veces el valor medido. ૜. ࡾࢌࢇ࢙ࢋ ൌ ૛ ‫࢙ࢋ࢒ࢇ࢔࢏࢓࢘ࢋ࢚ࢋ࢚࢘࢔ࢋࢇࢊ࢏ࢊࢋ࢓ࡾ כ‬. [1.2]. 1.1.1.2 MOTORES DC [1]. La resistencia de campo puede determinarse suministrando el voltaje nominal de pleno campo a su circuito de campo y midiendo la corriente de campo resultante. La resistencia de campo RA es justamente la relación del voltaje de campo sobre la corriente de campo. Similar procedimiento se realiza para la resistencia de armadura. 1.1.1.3 TABLA COMPARATIVA En la Tabla 1.1 se observa los valores de resistencia de devanado de acuerdo al rango de potencia: Tabla 1.1: Resistencia de devanados de acuerdo a su potencia [1]. Potencia Fraccionaria Resistencia de devanado Mayor a 0,7Ω. 1 HP a 10 HP > 10 HP 0,5Ω a 0,7Ω 0,15Ω a 0,5Ω. Además existe otros métodos para medir la resistencia de los devanados; por ejemplo con el método de la caída de voltaje (voltímetro-amperímetro); de manera excepcional cuando se tiene le caso de resistencias elevadas se usa el puente de Wheatstone y para devanados de muy baja resistencia se usa el puente doble de Thomson..

(17) 4. 1.1.2. PRUEBA EN VACÍO DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS. A continuación se presenta esta prueba, muy similar, tanto para motores AC como DC, así como su tabla comparativa; estos valores se aplican tanto para motores AC como motores DC. 1.1.2.1 MOTORES AC [2] En los terminales del estator se aplica voltaje y frecuencia nominales según las especificaciones de placa; bajo éstas condiciones se mide la corriente de línea o en vacío ‫ܫ‬௢ (que es aproximadamente el 30% respecto de la corriente nominal) y la. potencia absorbida. Como no hay potencia de salida, toda la potencia de entrada se consume en pérdidas interiores ܲ௠௜ , que corresponden a pérdidas del devanado de. estator ܲௌ஼௅ , en el núcleo ܲ௡ï௖௟௘௢ , las pérdidas mecánicas ܲிା௏ (por fricción y. resistencia del aire) y las pérdidas en el hierro (indeterminadas) debidas a la rotación y a la abertura de las ranuras. ‫ ܑܕ۾‬ൌ ‫܁۾‬۱‫ ۺ‬൅ ‫ܖ۾‬ï‫ ܗ܍ܔ܋‬൅ ‫۾‬۴ା‫ ܄‬൅ ‫ܛ܉܌܉ܖܑܕܚ܍ܜ܍܌ܖܑ۾‬. [1.3]. Para el motor trifásico de inducción, las pérdidas en el rotor se consideran despreciables ya que la magnitud de la resistencia que representa la potencia mecánica del rotor ቂ. ௥మ ‫כ‬ሺଵି௦ሻ ௦. ቃ es elevada debido a que el deslizamiento en vacío. es muy pequeño, por lo tanto, el circuito del rotor está prácticamente abierto en vacío. Para determinar el factor de potencia en vacío se utiliza la siguiente expresión:. ۱‫ܛܗ‬઴૙ ൌ Donde:. ‫ܑܕ۾‬. ξ૜‫כ܄כ‬۷‫ܗ‬. ࡯࢕࢙ࢶ૙ = Factor de Potencia en vacío. ୫୧ = Pérdidas en vacío. V = Voltaje nominal del motor ୭. = Corriente en vacío. . [1.4].

(18) 5. 1.1.2.2 MOTORES DC [1] El procedimiento es muy similar al de AC, el motor gira sin carga y a la velocidad nominal, puesto que el motor está sin carga, la corriente de armadura es muy pequeña y las pérdidas en el cobre de la armadura son despreciables, por lo cual, si las pérdidas en el cobre del campo se restan de la potencia de entrada al motor, la potencia de entrada restante consta de las pérdidas mecánicas y en el núcleo de la máquina a esa velocidad denominadas pérdidas rotacionales sin carga. 1.1.2.3 TABLA COMPARATIVA Mientras más pequeño es el voltaje aplicado (respecto del voltaje nominal), mayor es el factor de potencia (Tabla 1.2). Tabla 1.2: Factor de potencia para prueba de vacio [2]. Voltaje aplicado Factor potencia. 1.1.3. PRUEBA. 30% voltaje nominal 0,7 a 0,6. DE. CORTOCIRCUITO. 50% voltaje nominal 0,5 a 0,4. O. ROTOR. voltaje nominal 0,15 a 0,05. BLOQUEADO. EN. MOTORES ELÉCTRICOS [3] A continuación se presenta esta prueba, muy similar, tanto para motores AC como DC, así como su tabla comparativa; estos valores se aplican tanto para motores AC como motores DC. 1.1.3.1 MOTORES AC Por medio de esta prueba se determina la potencia, corriente y factor de potencia de un motor cuando su rotor está en corto circuito (rotor bloqueado). En esta prueba se aplica un valor de voltaje que permita alcanzar la corriente nominal estando el rotor bloqueado. Este voltaje aplicado para generar la corriente nominal está en el orden del 20% y 30% del voltaje nominal, de este modo se comprueba que el motor está dentro de los parámetros correctos de funcionamiento. Además no hay pérdidas mecánicas en la máquina, por lo tanto, la potencia de entrada se consume principalmente por las pérdidas en el cobre tanto en el.

(19) 6. devanado del estator y también del rotor. El factor de potencia con el rotor bloqueado es mayor que en la prueba de vacío, por lo tanto para esta prueba el factor de potencia debe estar sobre el valor de 0.2. Los objetivos de esta prueba son determinar: ·. Corriente de corto circuito. ·. Pérdidas en los devanados. 1.1.3.2 MOTORES DC El procedimiento es muy similar al de AC, las pérdidas en el cobre del motor son pérdidas I2R en los circuitos de armadura y campo del motor, para encontrarlas son necesarias conocer las corrientes en la máquina y las dos resistencias. Se bloquea el rotor y se aplica un voltaje DC pequeño a los terminales de la armadura y se ajusta el voltaje hasta que la corriente de armadura sea igual a la corriente nominal de la máquina. 1.1.3.3 TABLA COMPARATIVA En comparación a la prueba de vacío, el parámetro determinante para esta prueba es ࡵ࢔ (corriente nominal); mientras más baja es la corriente generada (de acuerdo a la corriente nominal) mayor es el factor de potencia (Tabla 1.3). Tabla 1.3 Factor de potencia para prueba a rotor bloqueado [3]. Corriente generada Factor potencia. 1.1.4. ૝૙Ψࡵ࢔ 0,6 a 0,5. ૡ૙Ψࡵ࢔ 0,5 a 0,4. ૚૙૙Ψࡵ࢔ 0,4 a 0,3. PRUEBA DE TEMPERATURA [4]. Las pérdidas en distintas partes de un motor eléctrico, se manifiestan como calor. Éste se transmite al medio ambiente por radiación y por convección, y una parte es absorbida por los materiales del motor, aumentando su temperatura respecto de su calor especifico. El motor alcanza el equilibrio térmico, cuando el calor cedido al ambiente es igual al producido; ésta temperatura es de gran importancia para el funcionamiento y vida.

(20) 7. del motor, dado que los aislamientos pueden perder sus características haciendo que el motor funcione en condiciones peligrosas. En la Figura 1.1 se muestran los límites de temperatura para motores eléctricos de acuerdo a su aislamiento.. o. TMPA: Temperatura Máxima Permanente Admisible ( C) o. TMR: Temperatura del Medio Refrigerante ( C) o. STL: Sobre temperatura Límite (Calentamiento) ( C) Figura 1.1 Límites de Temperatura [4]. En la Tabla 1.4 se describe los rangos de sobre temperatura límite: o. Tabla 1.4: Sobre temperatura límite en C (STL) [4]. Clase de aislamiento Devanado aislado Colectores, anillos rozantes Cojinetes de rodamiento y de deslizamiento Cojinetes de rodamiento con grasas especiales 1). A E 60 75 60 70. B F H 80 100 125 80 801) 801). 50 50 60 60. 50 60. 50 60 o. 50 60 o. La sobre temperatura límite para aislamiento F puede sobrepasarse en 10 C, y en 20 C para H, si el fabricante lo garantiza.. 1.1.5. PRUEBAS ELÉCTRICAS DE MANTENIMIENTO. Para comenzar una inspección y localización de una falla lo primero que hay que hacer es comprobar la alimentación, ya que una de las causas por las que un motor no arranca o tiene problemas para hacerlo es que existan fallas en su.

(21) 8. alimentación o también por fallas de cortocircuito. Este corto circuito puede provocar ruido durante la operación del motor, presencia de humo, consumo de una corriente elevada. Para determinar dónde está la falla, se pone en marcha el motor, se deja operar durante un tiempo y se localiza la bobina más caliente, que será la que se encuentra en corto circuito.. 1.1.6. PRUEBAS DE AISLAMIENTO [5]. Consiste en tomar valores de resistencia de aislamiento mediante un Megaóhmetro, la toma de medidas se desarrolla durante un periodo de tiempo, la resistencia de aislamiento continua elevándose para un tiempo mayor; en la Tabla 1.5 se puede observar un extracto de la norma IEEE Std 43-2000 la cual señala los rangos aceptables para la prueba: Tabla 1.5 Valores mínimos recomendados para la prueba de aislamiento [5]. TIPO MOTOR VALOR RESISTENCIA AISLAMIENTO Motores AC fabricados antes de 1974 Mayor a (1 + # KV motor) Megaohmios Motores AC fabricados después de 1974 Mayor a 5 Megaohmios Motores DC Mayor a 100 Megaohmios. La norma IEEE Std. 43-2000 enumera los valores mínimos de seguridad para las pruebas de aislamiento de máquinas rotativas. Los datos de la prueba de resistencia de aislamiento es útil para evaluar la presencia de algunos problemas de aislamiento tales como la contaminación, la humedad absorbida o severo agrietamiento, sin embargo, esta norma tiene ciertas limitaciones las cuales se describen a continuación: A) La resistencia de aislamiento de una bobina no está directamente relacionada con su resistencia dieléctrica. B) Las máquinas de gran tamaño o velocidad lenta, máquinas con conmutadores; pueden tener valores de aislamiento que son menores que el valor recomendado..

(22) 9. C) Una única medición de la resistencia de aislamiento para un determinado valor de voltaje, no garantiza que el aislamiento del motor se encuentra en perfectas condiciones. D) La medición de resistencia de aislamiento no puede detectar huecos aislantes en el interior del motor los mismos que pueden ser causados por impregnación inadecuada o deterioro térmico. En la Tabla 1.6 se tiene los valores de voltaje de prueba recomendados para la prueba de resistencia de aislamiento. Tabla 1.6 Niveles de voltaje de prueba [5]. Voltaje Nominal del equipo Hasta 600V. Voltaje de prueba 500V. 1000V a 2500V. 500V a 1000V. 2500V a 5000V. 1000V a 2500V. Mayor a 5000V. 2500V a 5000V. Esta prueba obtiene una evaluación rápida de las condiciones de un motor, los valores se deben tomar: ·. Entre cada fase y tierra.. ·. Entre las tres fases unidas temporalmente y tierra.. 1.1.7. DETERMINACIÓN DEL INDICE DE POLARIZACIÓN (IP) [5]. Esta prueba entrega un indicador inmediato de la condición del aislamiento del motor. Además no se ve afectada por la temperatura. Consiste en tomar una lectura de la prueba de resistencia de aislamiento a 1 minuto, y una segunda lectura después de 10 minutos, y se aplica la relación:. ‫ ܲܫ‬ൌ . ோభబ೘೔೙ ோభ೘೔೙. [1.5].

(23) 10. Generalmente un IP alto indica que el aislamiento está en buenas condiciones, de lo contrario, el aislamiento podría estar sucio o húmedo y la limpieza generalmente restaura el IP a valores aceptables. En la Tabla 1.7 se puede observar los valores de índices de polarización que indican las condiciones de aislamiento: Tabla 1.7 Índices de polarización [5]. Condición de Aislamiento Relación Índice Polarización. Peligroso. IP < 1. Cuestionable Bueno Excelente. 1 < IP < 2 2 < IP < 4 IP > 4. 1.2 DETECCIÓN DE FALLAS EN MOTORES ELÉCTRICOS [6] Al hablar de fallas se debe tener la capacidad de determinar las posibles causas que las originan, además de dar soluciones a las mismas, en muchos casos estas fallas tienen un origen mecánico que pueden derivar en problemas eléctricos. Para localizar las fallas en primer lugar se debe descartar las fallas simples como por ejemplo la falta de una fase, falta de alimentación, protecciones, continuidad. Además es recomendable separar el sistema en dos partes: circuito de control y circuito de fuerza, esto con el objetivo de optimizar el tiempo y así localizar la falla más rápidamente. En la Tabla 1.8 como un conocimiento general se muestra los porcentajes de fallas de acuerdo a su tipo: Tabla 1.8 Porcentaje de fallas en motores [6]. Tipo Falla. Porcentaje 33%. Fallas mecánicas Fallas debido a efectos ambientales y de mantenimiento Otras Total. 32% 15% 20% 100%. Fallas eléctricas.

(24) 11. 1.2.1. FALLAS MECÁNICAS. Este tipo de fallas son mucho más fáciles de detectar que las eléctricas, y su aparecimiento puede deberse a la manera que se realiza el montaje y alineación del motor con la carga que produce problemas de vibraciones que puede romper hasta el eje. En el caso de un incremento de corriente y temperatura puede ser causa de un motor sobrecargado mecánicamente que puede derivar en el deterioro del aislamiento. Otra falla mecánica puede ser ocasionada por la cantidad de lubricación o el tipo de aditivo que se utiliza; la lubricación debe realizarse de manera periódica, este tiempo depende del tipo de aplicación en que se utilice el motor. Es recomendable eliminar el exceso de lubricante para evitar un aumento de temperatura. 1.2.2. FALLAS ELÉCTRICAS. Dentro de este grupo se tiene las fallas debido al aislamiento; estos aislamientos pueden ser primario (entre el cobre y el núcleo), de fase a fase y de espira a espira. Una falla de aislamiento puede reflejarse como una elevación excesiva de la temperatura en el motor debido a fugas de corriente. Otra falla eléctrica frecuente es cuando se alimenta al motor con voltajes desbalanceados que puede causar un incremento de corriente por consiguiente un sobrecalentamiento del motor. Un mantenimiento adecuado y oportuno, puede reducir un gran número de fallas aumentando la vida útil de los motores. 1.2.3. FALLAS AMBIENTALES Y DE MANTENIMIENTO. Los motores pueden fallar en su funcionamiento debido al ambiente donde están operando o por la falta de mantenimiento. Los factores que ocasionan este tipo de fallas son las altas temperaturas, presencia de agua (hace que la superficie del aislamiento pueda ser conductiva), polvo, humo, vapores corrosivos, grasas, aceite, impurezas, altitud (m.s.n.m), temperatura del medio refrigerante..

(25) 12. CAPITULO II 2 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA En la Figura 2.1 y 2.2 se presenta el diagrama estructural de cada uno de los sistemas que componen este proyecto, el sistema de alarmas que está compuesto principalmente por su sistema de control y visualización junto con su respectivo contactor; se tiene también el sistema de control central que está formado por un arreglo de contactores que dependen de las variables de entrada y salida; finalmente se puede observar el sistema de adquisición que se constituye por los diferentes sensores que se detallan en los puntos posteriores.. Figura 2.1 Diagrama estructural del sistema de adquisición de datos. Para el diseño de la parte de fuerza, la empresa SCAI dispone de los siguientes equipos:. transformador. trifásico. con. varios. devanados. secundarios,. autotransformador trifásico ajustable y autotransformador monofásico ajustable y un motorreductor de 115VDC; todos los elementos de fuerza serán diseñados en base a las características de estos equipos, los dos primeros se alimentan desde una fuente trifásica de 220V/60Hz mientras el último desde una red monofásica a 110V/60Hz..

(26) 13. Figura 2.2 Diagrama estructural del sistema de control.

(27) 14. 2.1 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE FUERZA Como en todo tablero eléctrico ya sea este de suministro, de protección o de prueba; se necesita elementos de fuerza sobre los cuales recaerá el accionamiento de los motores o elementos a controlar. Para este caso se necesita controlar principalmente el nivel de voltaje, tanto AC como DC, aplicado a los motores para cumplir correctamente con las diferentes etapas de un protocolo de pruebas, objetivo del presente proyecto de titulación. En la Figura 2.3 se observa el diagrama estructural del sistema principal de control. Las necesidades de utilizar estos equipos puede resumirse en: ·. Variar el voltaje de la red a un nivel necesario para las pruebas de funcionamiento de un motor.. ·. La corriente máxima de trabajo es de 80A, éste parámetro está definido por los datos de placa del autotransformador más grande que se dispone (220V/80A).. Figura 2.3 Diagrama estructural del sistema de control – fuerza.

(28) 15. 2.1.1. TIPOS Y NIVELES DE VOLTAJE. En la Figura 2.4 se muestra el diagrama del circuito de control principal y el encendido general del sistema. En el primero se muestra las activaciones que se envían desde el microcontrolador hacia la base del transistor de potencia que activa la bobina del relé que funciona a 12VDC que finalmente energiza el contactor que permite la salida del nivel de voltaje seleccionado. Mientras tanto que el encendido general del sistema está compuesto por un pulsador normalmente abierto que activa el sistema (ON), uno normalmente cerrado (OFF) que desactiva el sistema, tres pulsadores normalmente cerrados que cumplen como paros de emergencia (PE1, PE2 y PE3). Todos estos dispositivos de activación están dispuestos en conexión serie hacia la bobina del contactor principal de todo el sistema (denominado WEG) y a la bobina de un relé auxiliar (RL12) que permite mantener activo dicho contactor principal. En la Figura 2.5 se tiene el circuito de control secundario, ya que su funcionamiento depende de las activaciones que se disponga desde el microcontrolador. Este circuito conforma la última etapa de control para finalmente obtener el nivel y tipo de voltaje requerido para la prueba del motor. Se dispone de 4 tipos de voltaje: AC trifásico desde un transformador de varios devanados secundarios, AC trifásico con autotransformador de toma ajustable, AC monofásico ajustable y DC ajustable. De esta manera se puede tener varios niveles de voltaje ya sean éstos AC o DC; los mismos que son necesarios para cualquier prueba dentro de la empresa cuando se lo requiera. La distribución de estos voltajes se observan en las Figuras 2.6 y 2.7..

(29) 16. Figura 2.4 Circuito de control principal y encendido general del sistema. 16.

(30) 17. Figura 2.5 Circuito de control.- Niveles y Tipos de voltaje. 17.

(31) 18. TRAFO1. TRAFO3 TRAFO2. Figura 2.6 Circuito de fuerza del sistema completo. 18.

(32) 19. Figura 2.7 Diagrama unifilar del circuito de fuerza. 19.

(33) 20. Ø CRITERIOS PARA DIMENSIONAR UN CONTACTOR [7] Para elegir el contactor que más se ajusta a nuestras necesidades, se debe tener en cuenta los siguientes criterios: ·. Tipo de corriente, magnitud de corriente, voltaje de contactos, voltaje de alimentación de la bobina, categoría de utilización, frecuencia de trabajo y potencia nominal de la carga.. ·. Poder de cierre: Valor de la corriente independientemente del voltaje, que un contactor puede establecer en forma satisfactoria y sin peligro que sus contactos se suelden.. ·. Poder de corte: Valor de la corriente que el contactor puede cortar, sin riesgo de daño de los contactos y de los aislantes de la cámara apaga chispas. La corriente será menor cuanto más grande sea el voltaje del circuito de potencia.. ·. Corriente de servicio: El valor de la corriente permanente que circula por sus contactos principales.. ·. Condiciones de servicio: ligera, normal, dura, extrema. Existen maniobras que modifican la corriente de arranque y de corte. ·. Si es para el circuito de potencia o de mando, de acuerdo a esto se tiene el número de contactos auxiliares que necesita.. ·. Para trabajos silenciosos o con frecuencias de maniobra muy altas es recomendable el uso de contactores estáticos o de estado sólido.. ·. Por la categoría de empleo. v CATEGORIA AC3: Soporta corrientes de arranque de motores jaula de ardilla, y puede desconectar cuando el motor está en funcionamiento. Al cierre, el contactor establece la corriente de arranque con 5 a 7 veces la corriente nominal del motor. A la apertura, corta la corriente nominal absorbida por el motor.. Los contactores presentan las siguientes características y por los cuales es recomendable su utilización:.

(34) 21. ·. Automatización en el arranque y paro de motores.. ·. Posibilidad de controlar completamente una máquina, desde varios puntos de maniobra o estaciones.. ·. Se pueden maniobrar circuitos sometidos a corrientes muy altas, mediante corrientes muy pequeñas.. ·. Seguridad del personal, dado que las maniobras se realizan desde lugares alejados del motor u otro tipo de carga, y las corrientes y voltajes que se manipulan con los aparatos de mando son pequeños.. ·. Control y automatización de equipos y máquinas con procesos complejos, mediante la ayuda de los aparatos auxiliares de mando, como interruptores. de. posición,. detectores. inductivos,. presóstatos,. temporizadores, etc.. 2.1.1.1 VOLTAJE AC TRIFÁSICO.- AUTOTRANSFORMADOR CON TOMA AJUSTABLE (TRAFO2) Este autotransformador con características de 220V/10A trifásico ajustable, se constituye de una porción común (devanado común) del devanado único que actúa como parte tanto del devanado primario como del secundario. La porción restante recibe el nombre de devanado serie y es la que proporciona la diferencia de voltaje entre ambos circuitos y mediante la activación de un contactor, se habilita el voltaje de salida (Figura 2.8).. Figura 2.8 Fuente AC trifásica con Autotransformador de toma ajustable.

(35) 22. Ø ESPECIFICACIÓN DEL CONTACTOR [7] De acuerdo a lo mencionado anteriormente, se procede a dimensionar el contactor, para lo cual deberá soportar un voltaje máximo de 220V y una corriente de 10A, que es valor máximo con el que puede ser alimentado el autotransformador desde la red trifásica. Los contactores utilizados tienen las siguientes características: ·. Tipo de accionamiento: Electromagnético. ·. Voltaje nominal: 220V. ·. Intensidad nominal: 12A. ·. Categoría utilización: Establecido por la norma IEC 947-4: AC3. ·. Frecuencia: 60Hz. ·. Voltaje de aislamiento: 600V. ·. Voltaje de la bobina: 110V. Ø INVERSIÓN DE GIRO Y CONTROL DE VELOCIDAD MOTOREDUCTOR En la Figura 2.9 se puede observar el acoplamiento mecánico del motoreductor con el autotransformador trifásico variable; mientras tanto que en la Figura 2.10 se puede observar el circuito de fuerza para realizar la inversión de giro y el control de velocidad del motoreductor, que como ya se mencionó anteriormente está acoplado mecánicamente al autotransformador trifásico. En lo que respecta al sentido horario de giro, se activa con el contactor HR, mientras tanto que el giro antihorario se comanda con el contactor ATH.. Figura 2.9 Acoplamiento mecánico motoreductor con autotransformador trifásico.

(36) 23. Figura 2.10 Circuito de fuerza.- Inversión de giro y control de velocidad. El voltaje de control de armadura se establece en 50V, ya que éste valor permite obtener. una. velocidad. adecuada. para. poder. variar. el. voltaje. del. autotransformador trifásico de manera paulatina.. 2.1.1.2 VOLTAJE AC MONOFÁSICO.- AUTOTRANSFORMADOR CON TOMA AJUSTABLE (TRAFO3) Esta fuente tendrá un autotransformador con características de 220V/5A monofásico con la misma funcionalidad que la fuente AC trifásica con autotransformador de toma ajustable. En la Figura 2.11 se observa la conexión de esta fuente. Estos valores son para realizar pruebas en motores pequeños donde no se necesite un voltaje y corriente elevada..

(37) 24. Figura 2.11 Fuente AC monofásica con Autotransformador de toma ajustable. Ø ESPECIFICACIÓN DEL CONTACTOR [7] En este caso el contactor deberá soportar un voltaje máximo de 220V y una corriente de 5A, que es valor nominal con el que puede ser alimentado el autotransformador desde la red de alimentación monofásica. Los contactores utilizados tienen las siguientes características: ·. Tipo de accionamiento: Electromagnético. ·. Voltaje nominal: 220V. ·. Intensidad nominal: 6A. ·. Categoría utilización: Establecido por la norma IEC 947-4: AC3. ·. Frecuencia: 60Hz. ·. Voltaje de aislamiento: 600V. ·. Voltaje de la bobina: 110V. 2.1.1.3 VOLTAJE. AC. TRAFÁSICO.-. AUTOTRANSFORMADOR. CON. VARIAS TOMAS FIJAS (TRAFO1) Este autotransformador de varias tomas, de 220V/80A trifásico (primario) en conexión estrella; mediante la activación de los contactores, de acuerdo a la opción, se puede seleccionar el voltaje de salida requerido. Los voltajes que son posibles seleccionar se muestran en la Tabla 2.1..

(38) 25. Tabla 2.1 Voltajes secundarios de alimentación. PRIMARIO SECUNDARIO 575V 550V 220V 480V 460V 440V 380V. En la Figura 2.12 se presenta la distribución de los valores de voltaje de línea seleccionables; este autotransformador de varios tomas ofrece la ventaja de obtener voltajes de diferente valor, y por lo tanto, se realiza un cambio automático del nivel de voltaje mediante la activación de contactores, se muestra la conexión de los mismos para una fase, y lo mismo ocurre para las demás fases. Además se puede observar el diagrama unifilar de los contactores, con sus respectivas protecciones.. Figura 2.12 Transformador de varios devanados secundarios.- Conexión contactos.

(39) 26. Ø ESPECIFICACIÓN DEL CONTACTOR [7] Se necesita la corriente que van a manejar los contactores, para esto se conoce que el primario del transformador es de 220V/80A y de acuerdo a los voltajes que se presenta en la Tabla 2.1; se realiza el siguiente ejemplo de cálculo de corriente para la condición más crítica:. ࡵ࢙ ൌ. ૛૛૙ࢂ‫כ‬ૡ૙࡭ ૜ૡ૙ࢂ. ࡵ࢙ ൌ ૝૟Ǥ ૜૛࡭. . [2.1]. En base a la ecuación 2.1, los contactores deben manejar una corriente máxima de 46.32 A, de acuerdo a valores comerciales para el presente proyecto se utiliza contactores de corriente nominal 50A; además que desde el punto de vista de mantenimiento, es mejor tener un solo tipo de contactor con las características que se describen a continuación: ·. Tipo de accionamiento: Electromagnético. ·. Voltaje nominal: 600V. ·. Intensidad nominal: 50A. ·. Categoría utilización: Establecido por la norma IEC 947-4: AC3. ·. Frecuencia: 60Hz. ·. Voltaje de aislamiento: 1000V. ·. Voltaje de la bobina: 110V. 2.1.1.4. VOLTAJE DC VARIABLE (TRAFO2). Para esta fuente se utiliza el mismo autotransformador de varias tomas, con características de 220V/10A trifásico ajustable, con la diferencia de que su salida tiene un puente rectificador trifásico logrando obtener una fuente DC ajustable. Teniendo en cuenta el funcionamiento del autotransformador trifásico ajustable, el voltaje que se posee es alterno por lo que se recurre a un puente rectificador trifásico de manera que se tenga un voltaje DC, que de la misma manera es.

(40) 27. ajustable; mediante un contactor se puede tener el voltaje secundario a la salida. (Figura 2.13). Figura 2.13 Fuente DC ajustable. Ø ESPECIFICACIÓN DEL CONTACTOR [7] Se selecciona el mismo tipo de contactor que los literales anteriores, además que constituye una gran ventaja, desde el punto de vista de mantenimiento. ·. Tipo de accionamiento: Electromagnético. ·. Voltaje nominal: 220V. ·. Intensidad nominal: 12A. ·. Categoría utilización: Establecido por la norma IEC 947-4: AC3. ·. Frecuencia: 60Hz. ·. Voltaje de aislamiento: 600V. ·. Voltaje de la bobina: 110V. Ø DISEÑO DEL PUENTE RECTIFICADOR Se realiza el diseño del puente rectificador trifásico, para esto se conoce que el voltaje máximo de salida que entrega el autotransformador es de 220V/10A en conexión delta..

(41) 28. ࢂ࢓ ൌ ξ૛ ‫ࢌࢂ כ‬. Se conoce que. ࢂࢌ ൌ. Donde. ૛૛૙ࢂ ξ૜. [2.2]. . ࢂ࢓ ൌ ૚ૠૢǤ ૟૜ࢂ. De tal manera que se tiene. Ahora se determina el voltaje promedio a la salida del rectificador: ૛. ࣊Τ૟. ࢂࡰ࡯ ൌ ૛࣊ ‫׬‬૙ ൗ ૟. ࢂࡰ࡯ ൌ. ξ૜ ‫࢚࢝ࢊ ࢚࢝ ࢙࢕ࢉ כ ࢓ࢂ כ‬. ૜ξ૜ ࣊. ‫࢓ࢂ כ‬. [2.3]. [2.4]. ܸ஽஼ ൌ ͳǤ͸ͷͶ ‫ͳ כ‬͹ͻǤ͸͵ܸ ࢂࡰ࡯ ൌ ૛ૢૠǤ ૚૙ࢂ. Se conoce que ‫ܫ‬ோெௌ ൌ ͳͲ‫ܣ‬, para calcular la corriente media se utiliza la siguiente fórmula:. ૛. ࡵࡾࡹࡿ ൌ ට ‫࡯ࡰࡵ כ‬ ૜. ૜. ࡵࡰ࡯ ൌ ට૛ ‫ כ‬૚૙࡭. [2.5]. [2.6]. ࡵࡰ࡯ ൌ ૚૛Ǥ ૛૞࡭. A partir de la corriente media se determina la corriente a través de cada diodo:. ࡵࢊ࢏࢕ࢊ࢕ ൐. ࡵࡰ࡯ ૜. [2.7]. ‫ܫ‬ௗ௜௢ௗ௢ ൐ ͶǤͲͺ‫ܣ‬. Se aplica un factor de seguridad del 100% para determinar el valor de corriente: ࡵࢊ࢏࢕ࢊ࢕ ൒ ૡǤ ૚૟࡭. Lo más aconsejable para el rectificador trifásico es utilizar diodos independientes de 8A, pero de acuerdo a la disponibilidad en el mercado se torna un tanto difícil obtenerlos en especial desde el punto de vista de mantenimiento; razón por la cual se decide montar un arreglo de puentes monofásicos de potencia (Figura.

(42) 29. 2.14) debido a su disponibilidad en el mercado, no son costosos y sus valores nominales de corriente y voltaje son aptos para trabajar en potencia.. BR1 BRIDGE. V1. BR2 BRIDGE. V3PHASE. BR3 BRIDGE. DC+ 1 2. DC-. Figura 2.14 Puente rectificador trifásico y acondicionamiento. En la Figura 2.15 muestra el puente rectificador de 35A nominal de 600V KBPC3506 monofásico (28,5 x 28,5 x 11,5 mm):. Figura 2.15 Puente rectificador monofásico 600V @ 35A KBPC3506 [8]. 2.1.2. PROTECCIONES [9]. Toda instalación eléctrica tiene que estar dotada de una serie de protecciones que la hagan segura, tanto desde el punto de vista de los conductores y los equipos conectados, así como también de la integridad de los operarios..

(43) 30. Existen muchos tipos de protecciones, que pueden hacer a una conexión eléctrica completamente segura ante cualquier contingencia, pero para el presente proyecto de titulación se utiliza protecciones contra cortocircuitos y sobrecargas. 2.1.2.1 INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICO Es un interruptor de accionamiento automático a la apertura, protege de daños causados por una sobrecarga y un cortocircuito; interrumpe inmediatamente el flujo de corriente ante la detección de una falla. A diferencia de un fusible, que opera una vez y luego se sustituye, éste reanuda su funcionamiento normal únicamente restableciendo la conexión del contacto. ·. Para el devanado primario del TRAFO1 (Figura 2.7), el cual trabaja a una corriente nominal de 80A, se utiliza un interruptor termomagnético (T1) de 220V/80A que corresponde al elemento que se dispone en el mercado.. ·. El devanado primario del TRAFO2 (Figura 2.7) trabaja a una corriente de 10A, por lo tanto se utiliza un interruptor termomagnético (T2) de 220V/20A.. ·. Para la salida de voltaje alterno del TRAFO2 se utiliza un interruptor termomagnético (T6) de 220V/20A. ·. Para la salida de voltaje continuo del TRAFO2 se utiliza un interruptor termomagnético (T5) de 220V/20A. ·. Para el TRAFO3 debido a que se trabaja con una corriente máxima de 5A, se conecta un interruptor termomagnético (T3) de 120V/10A al devanado primario.. ·. Para la salida de voltaje alterno del TRAFO3 se utiliza un interruptor termomagnético (T4) de 120V/10A..

(44) 31. 2.1.2.2 PARO DE EMERGENCIA Existe gran cantidad de instrumentos que permiten que se realice un paro de emergencia, con el objetivo de prevenir situaciones donde se pueda poner en peligro a las personas, se evita daños en las máquinas o en los trabajos en curso o para minimizar los riesgos ya existentes, ofrecen la ventaja que se activa con una sola maniobra. Para el presente proyecto se utiliza un pulsador rojo tipo hongo que realiza la función de parada de emergencia y representa una medida de seguridad complementaria a la función de protección directa que se tiene con los interruptores automáticos. En la Figura 2.16 se puede observar el pulsador tipo hongo que soporta 220V @ 1A, el mismo que se ubica en la entrada de la alimentación del circuito de control de todo el sistema y activa la bobina de un contactor CE, para luego activar un contacto que permite la energización del circuito de control de los diferentes niveles de voltaje (Figura 2.7).. Figura 2.16 Paro de emergencia tipo hongo. 2.2 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA ESTRUCTURA METÁLICA Se diseña la estructura del tablero conforme las dimensiones disponibles en el área de trabajo de la empresa SCAI, se tiene en cuenta que se debe poder movilizarla cuando sea necesario. La altura se la toma al nivel de los hombros de una persona de estatura promedio que es de 1.5m, la altura tomada es de 1.4m para poder tener una correcta visualización de los instrumentos de medida; para la altura de los comandos de acceso, botoneras, se toma un valor de 0.9m; mientras el ancho de la estructura se la toma de acuerdo a las dimensiones de los elementos y máquinas más grandes como son: los autotransformadores y el.

(45) 32. motorreductor que realiza el giro de la perilla del autotransformador de toma ajustable, se tiene un valor de 1.2m; finalmente se tiene que la profundidad es de 0.6m, debido al espacio del que se dispone en el área dedicada para este. ·. Las dimensiones principales son: 1.4m de altura, 1.2m de ancho y 0.6m de profundidad. (Figura 2.17a). ·. Las dimensiones secundarias se toman de acuerdo a las necesidades de la empresa cuyo diseño se observa en la Figura 2.17b.. ·. Mientras la distribución de los elementos a instalar se observa en la Figura 2.18 y Figura 2.19.. a. Vista lateral. b. Vista frontal. Figura 2.17 Dimensiones de la estructura metálica. Figura 2.18 Vista frontal y posterior del tablero.

(46) 33. Figura 2.19 Vista completa del tablero con los elementos más importantes.

(47) 34. 2.3 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LOS ELEMENTOS CONTROL Los elementos de control constituyen una parte fundamental dentro del sistema, ya que se interrelacionan muy estrechamente con todo el proceso de control. Las variables analógicas que se necesitan conocer son las de voltaje, corriente y temperatura, ya que con estos valores adquiridos se puede decir si el motor puesto a prueba funciona de manera correcta o no. En la Figura 2.20 se puede observar el diagrama de bloques del Circuito Principal de Control con sus respectivas señales I/O; en la Figura 2.21 se puede distinguir las señales de entrada y de salida del Sistema de Adquisición y Visualización que maneja el microcontrolador; y finalmente en la Figura 2.22 se muestra el diagrama del Sistema de alarmas de igual manera con sus variables respectivas.. Sistema de Control Principal. Figura 2.20 Sistema de control principal. Figura 2.21 Sistema de adquisición de datos y visualización.

(48) 35. Figura 2.22 Sistema de alarmas. 2.3.1. SISTEMA DE CONTROL PRINCIPAL. A continuación se detallan los elementos que conforman el hardware de baja potencia que corresponden al sistema principal de control, es decir todos los periféricos que se disponen ya sea como entradas o salidas. 2.3.1.1. ELEMENTOS DE ENTRADA Y SALIDA. Para el microcontrolador 1 (Sistema de principal control) se tiene como elementos de entrada un teclado de seis pulsadores, los cuales ayudan a la selección del tipo de voltaje, su valor y la ejecución de la opción que se necesite; y el reinicio del sistema de control. También se tiene la entrada de señales desde dos sensores de voltaje, el uno del autotransformador AC trifásico y el segundo desde la fuente de voltaje DC variable con su respectivo acondicionamiento de señal, en caso de falla por parte de estos sensores se dispone de dos fines de carrera, los mismos que cumplen con el objetivo de limitar la trayectoria al momento que se varía el voltaje de salida del autotransformador trifásico a través del motoreductor acoplado a su brazo mecánico. Finalmente; como elementos de salida se dispone de un arreglo de relés que activan a cada una de las bobinas de distintos contactores, esto acción depende del voltaje seleccionado a través de los elementos de entrada. Ø DISEÑO DEL TECLADO Se utiliza el diseño con el que se trabaja comúnmente y que entrega una señal digital, 1L o 0L; la señal de activación son los ceros, es decir mientras los botones.

(49) 36. de control no sean presionados entregan una señal de 1 lógico al contrario si los botones de control son presionados entregan una señal de 0 lógico, lo que el microcontrolador toma como orden y lo ejecuta de acuerdo al algoritmo de control (Figura 2.23). Se prosigue de la siguiente manera: ‫ ܥݑܫ‬ൌ ͳ݉‫ܣ‬ሺ‫݊݅݌ݎ݋݌‬ሻ ܸ݈ܽ݅݉݁݊‫݅ܿܽݐ‬ó݊ ൌ ͷܸ. ܴܽܿ‫݅ܿܽݒ݅ݐ‬ó݊ ൌ. ܴܽܿ‫݅ܿܽݒ݅ݐ‬ó݊ ൌ. ௏௔௟௜௠௘௡௧௔௖௜ó௡. [2.8]. ூ௨஼. ͷܸ ൌ ͷͲͲͲΩ ͳ݉‫ܣ‬. Se buscan valores comerciales se utilizará una resistencia de 5,6KΩ con la cual se asegura el valor de corriente de entrada al microcontrolador. 5 V R13. R14. R15. R16. R17. R18. 5k6. 5k6. 5k6. 5k6. 5k6. 5k6. RESET. ENTER. SUBE. BAJA. a). DERECHA. IZQUIERDA. Figura 2.23 a) Arreglo de pulsadores microcontrolador2. b) b) Pulsador comercial. Ø SENSOR DE VOLTAJE Se diseña dos tipos de sensores de voltaje, el primero para el voltaje AC trifásico con autotransformador de toma ajustable continua y el segundo para la fuente DC.

(50) 37. ajustable. En el primer caso el voltaje es reducido hasta 12 VAC con la ayuda de un transformador, luego viene una etapa de rectificación y una etapa de amplificación con operacionales con el objetivo de ingresar un voltaje no mayor a 5 VDC al conversor analógico-digital del microcontrolador. Para el segundo sensor de voltaje, se tiene una etapa de rectificación trifásica y una etapa de amplificación que de igual manera entrega un valor máximo de 5VDC al microcontrolador. Los dos procesos en mención permiten. tener un. control permanente del nivel de voltaje con el que se realiza las pruebas al motor. Ø VOLTAJE. AC. TRIFÁSICO.-. AUTOTRANSFORMADOR. CON. TOMA. AJUSTABLE Primero es necesario aislar la parte de fuerza de la de control y reducir el voltaje de trabajo así como poder tener una misma referencia, razón por la cual se utiliza un transformador de voltaje cuyos valores serán calculados a continuación. Se realiza el diseño de la etapa de rectificación y la etapa de amplificación (Figura 2.24). J1. TR1 220V/12V 1 2. BR1. CONN-SIL2. U1. R3. J2 1 2. 33k. TRAN-2P2S. C1. R4. 4.7u. 5.6k. OPAMP. R2. R1. 10k. 10k. CONN-SIL2. Figura 2.24 Puente rectificador monofásico y acondicionamiento de señal. El voltaje a la entrada del microcontrolador es de 5V y se toma 2.5V como el voltaje a amplificar. ࡭࢜ିࢁ૚ ൌ ͳ ൅. ࢂ࢕ିࢁ૚ ൌ ࢂ࢏࢔ିࢁ૚ ‫ כ‬൬૚ ൅. ࡾ૛ ࡾ૚. ࢂ࢕ିࢁ૚ ൌ ࢂ࢏࢔ିࢁ૚ ‫ࢁି࢜࡭ כ‬૚. ࡾ૛ ࡾ૛ ൰ ՜ ૞ࢂ ൌ ૛Ǥ ૞ࢂ ‫ כ‬൬૚ ൅ ൰ ࡾ૚ ࡾ૚. [2.9]. [2.10].

(51) 38. ૛ൌ૚൅. ࡾ૛ ՜ ࡾ ૛ ൌ ࡾ૚ ࡾ૚. Entonces se tiene que ࡾ૛ ൌ ࡾ૚ ൌ ૚૙࢑π̷૙Ǥ ૛૞ࢃ. Se conoce que el voltaje en el secundario del transformador es de 12VAC; si se rectifica y se filtra se tendrá aproximadamente 16V, entonces: ʹǤͷܸ ൌ ͳ͸ ‫כ‬. ࡾ૝ ࡾ ૜ ൅ ࡾ૝. ࡾ૜ ൌ ૞Ǥ ૝ ‫ࡾ כ‬૝. Entonces se tiene que ࡾ૝ ൌ ૞Ǥ ૟࢑π̷૙Ǥ ૛૞ࢃ࢟ࡾ૜ ൌ ૜૜࢑π̷૙Ǥ ૛૞ࢃ. Además se elige un capacitor comercial C1 = 4.7uF @ 25V Conociendo que ࢂ࢓ ൌ ૚ૠࢂ e cada diodo:. ࡰ࡯. ൌ ૚Ǥ ૛࡭; se determina la corriente a través de. ࡵࢊ࢏࢕ࢊ࢕ ൐. ‫ܫ‬ௗ௜௢ௗ௢ ൐. ࡵࡰ࡯ ૛. [2.11]. ͳǤʹ‫ܣ‬ ʹ. ‫ܫ‬ௗ௜௢ௗ௢ ൐ ͲǤ͸‫ܣ‬. Se aplica un factor de seguridad del 100% para determinar el valor de corriente: ࡵࢊ࢏࢕ࢊ࢕ ൌ ૚Ǥ ૛࡭. A partir de las consideraciones antes mencionadas se necesita un rectificador de 34V @ 1.2A; para aquello se elige un puente monofásico de fácil adquisición en el mercado de 1000V@1.5A (Figura 2.25).. Figura 2.25 Puente rectificador monofásico 100V/1A.

(52) 39. Ø VOLTAJE DC AJUSTABLE Se utiliza el mismo diseño del sensor para la medición de voltaje AC trifásico. Para este caso se mide la señal de voltaje ajustable en alterna y mediante programación se asemeja a un valor de DC el valor de voltaje alterno medido (Figura 2.24). Ø ACONDICIONAMIENTO DE LOS FINES DE CARRERA Se utiliza el mismo diseño que para el teclado (Figura 2.23), con la única diferencia que en lugar de pulsadores se utilizan los contactos de los fines de carrera, para el fin de carrera que limita el punto más bajo de la trayectoria (voltaje mínimo) se utiliza su contacto cerrado mientras que para el fin de carrera que limita el punto más alto (voltaje máximo) se utiliza su contacto abierto. (Figura 2.26). Figura 2.26 Final de carrera. Ø ELEMENTO DE VISUALIZACIÓN Se tiene como elemento de visualización un display LCD donde se visualizan las opciones seleccionadas. Este display es parte de un panel de control junto con un teclado a través del cual se puede visualizar y seleccionar el tipo y magnitud de voltaje para realizar las distintas pruebas (Figura 2.27)..

(53) 40. VISTA FRONTAL. VISTA POSTERIOR. Figura 2.27 Dispositivo de visualización (LCD) y teclado. Ø DIMENSIONAMIENTO TRANSISTOR Y RELÉ Los relés que se utilizan para el presente proyecto tienen las siguientes características: ·. Tipo de accionamiento: Electromagnético. ·. Voltaje nominal contacto: 250 VAC. ·. Corriente nominal contacto: 10A. ·. Voltaje de la bobina: 12 VDC. ·. Intensidad nominal de la bobina: 30mA. Figura 2.28 Relé comercial Songle 12VDC [10]. A partir de las características del relé, se realiza el diseño del circuito de control para lo cual se necesita una corriente de ‫ܫ‬஼ ൌ ͵Ͳ݉‫ ܣ‬que corresponde a la corriente nominal del relé, entonces a partir de este parámetro y conociendo que. los microcontroladores manejan corrientes pequeñas, se utiliza el transistor.

(54) 41. darlington TIP122 debido a que ofrece una buena ganancia de corriente y robustez; sus características se observan en la Figura 2.29:. Figura 2.29 Características TIP122 [11]. De acuerdo a las características que se observa en la Figura anterior se tiene:. ࡵ࡮ ൌ. ‫ܫ‬஻ ൌ. ࡵࢉ. [2.12]. ࢼ. ͵Ͳ݉‫ܣ‬ ʹͲͲ. ࡵ࡮ ൌ ૚૞૙࢛࡭. Para asegurar el funcionamiento del transistor dentro de la región activa normal, se aplica un factor de seguridad de 10 veces mayor, entonces ࡵ࡮ ൌ ૚Ǥ ૞૙࢓࡭ ܴ஻஻ ൌ. ܴ஻஻ ൌ. ௏೔೙ ି௏ಳಶ ூಳ. [2.13]. ͷܸ െ ʹǤͷܸ ͳǤͷ݉‫ܣ‬. ࡾ࡮࡮ ൌ ૚Ǥ ૟‫ܓ‬π. ࡾ࡮࡮ ൌ ࡾ૝ ȁȁࡾ૝૚ . [2.14].

(55) 42. Se asume que ࡾ૝ ൌ ૝Ǥ ૠ࢑π̷૙Ǥ ૛૞ࢃ entonces: ͳǤ͸ ൌ. ͶǤ͹ ‫ܴ כ‬ସଵ ͶǤ͹ ൅ ܴସଵ. ܴସଵ ൌ ʹǤʹͶ݇π. Entonces se elige ࡾ૝૚ ൌ ૛Ǥ ૛࢑π̷૙Ǥ ૛૞ࢃ.. Además se utiliza un diodo en antiparalelo a la bobina del relé, con el objetivo de disipar la energía que se almacena en la bobina; se utiliza el diodo de propósito general 1N4007 representado como D4 en la Figura 2.30. RL4 NTE-R46-12 V4. D4. V1. R4. 12V. 4K7. R41. DIODE. Q4 TIP122. 2K2. Figura 2.30 Circuito transistor TIP122 – Relé. En la Figura 2.31 se observa la distribución de relés cuya bobina funciona a 12VDC, en donde uno de ellos se destina para la activación del voltaje AC trifásico del autotransformador con toma ajustable continua, otro se utiliza para el voltaje AC monofásico del autotransformador con toma ajustable, seis relés son destinados a la activación de diferentes valores de voltaje AC trifásico que emite el autotransformador de varios tomas y finalmente se destina un relé para la activar el contactor que permite el paso del voltaje DC variable. Además cabe mencionar que se utilizan dos relés adicionales con el objetivo de realizar la inversión de giro del motoreductor que se acopla al brazo mecánico del autotransformador trifásico..

(56) 43. CONTROL DE CONTACTORES RL1. SISTEMA DE CONTROL PRINCIPAL. R19. C380. 220 1 2. RL7. PROG1 1 2. R_18. C11. D5. 220. 4K7. D11 DIODE. C10. Q11. NTE-R46-12. 22u. 22u. DIODE. R5. R11. R51. Q5. 2K2. TIP122. 4K7. RL2. C380. R_11. R20. C440. 220. 1 2. 2K2. PROG4 1 2. R12. PROG1. TIP122. RL8. 220. R6 D9 DIODE Q9. 22u. 4K7. PROG4. TIP122 2K2. R_13. RL9. 220. C_5. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12. HOR ATH PROG2. D10. C380 C440 C460 C480 C550 C575 PROG1 PROG4 GND HOR ATH PROG2. TIP122. RL3. D1. 22u. R1. TIP122. 4K7. R_1. RL4. 2K2. R_15 220. D2 ATH. TIP122 2K2. 220. RL10. 22u. Q2. R2. TIP122. 4K7. D7 DIODE Q7. 22u. R21. RL5. 2K2. C480. NTE-R46-12. R7. R_16. 4K7. 220. R71. TIP122. R23. DIODE. C8 HOR. RL11. 220. 1 2. 22u +12V. C14. R3. Q3. 4K7. TIP122. D8. 22u. R31. DIODE. RL6. 2K2. Q8 +12V. C550. NTE-R46-12. R_17 220. R81. R8. D4. 4K7. DIODE. R4. 2K2. C575 1 2. C9. 4K7. GND +12V. TIP122. C550 1 2. D3. 2K2. PROG2. C480 1 2. C7. DIODE. 1 2. C13. C_6. DIODE. R_10. R22. C460 1 2. Q1. R10 4K7. R_14 220. DIODEQ10 NTE-R46-12. HOR. R61. C460. 22u. BUS_RELE1 C380 C440 C460 C480 C550 C575 PROG1 PROG4. R91. 1 2. 22u. Q6. 2K2. R9. NTE-R46-12. ATH. C12. DIODE. C440. C_1. 4K7. D6. 22u. GND. TIP122. C575. 1 2. PROG2. Q4. +12V. R41 2K2. GND. Figura 2.31 Arreglo de relés y elemento comercial uC2. 2.4 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS Y VISUALIZACION A continuación se detallan los elementos que conforman el hardware de baja potencia que corresponden al sistema de adquisición de datos y visualización, es decir todos los periféricos que se disponen ya sea como entradas o salidas. 2.4.1. ELEMENTOS DE ENTRADA Y SALIDA. Para el microcontrolador 2 (Sistema de adquisición de datos y visualización) se tiene como elementos de entrada tres sensores de voltaje y tres sensores de.

(57) 44. corriente conectados a seis conversores A/D del microcontrolador con el fin de tener lectura de voltaje y corriente de cada fase, estos valores estarán en el orden de 0V a 5V, mientras que los elementos de salida son 9 arreglos de 3 displays de 7 segmentos con el fin de visualizar tanto el voltaje como la corriente que consume el motor. 2.4.1.1. SENSOR DE VOLTAJE. Se utiliza el mismo diseño visto en puntos anteriores (sistema principal de control), las señales de estos sensores entran a los conversores A/D del microntrolador. 2.4.1.2. SENSOR DE CORRIENTE [12]. Para el diseño del sensor de corriente se utiliza un transformador de corriente y su respectivo acondicionamiento de señal. A continuación se presenta una breve explicación sobre los transformadores de corriente: Ø TRANSFORMADOR DE CORRIENTE Es un dispositivo que cumple básicamente con dos funciones, la primera es transformar los niveles de corriente y la segunda es proteger los instrumentos conectados al circuito. De acuerdo al tipo de aplicación, estos equipos pueden ser de medición o de protección. Su principio de funcionamiento puede ser obtenido a través del modelo de transformador ideal, haciendo algunas consideraciones derivadas de su diseño y conexión dentro del sistema.. Figura 2.32 Tipos de transformador de corriente.

(58) 45. Los transformadores de corriente cumplen con las siguientes funciones: ·. Reduce el nivel de corriente.. ·. Aísla el sistema secundario de la red primaria.. ·. Permite la medición de corriente, salvaguardando el sistema de medición.. ·. Soporta las sobre voltajes de la línea.. ·. Soporta las sobre corrientes de la línea.. ·. Pueden subdividirse los secundarios con distintas características ya sea para medición o protección. Ø FACTORES PARA DETERMINAR EL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE. ·. Tipo de instalación: Se refiere si la instalación va a ser interna o a la intemperie. Otro factor importante es la altura de la región donde va a ser instalado el transformador de corriente.. ·. Nivel de aislamiento: Está definido por el voltaje máximo admisible de servicio en kV.. ·. Relación de transformación nominal: Este parámetro está reglamentado tal y como se indica en la norma IEC. También es importante tener presente que no es aconsejable seleccionar un TC con una corriente primaria excesiva con respecto a la nominal, ya que aquello puede afectar en la precisión del transformador.. ·. Clase de precisión: Se elige el tipo de precisión de acuerdo a la aplicación donde se vaya a utilizar el transformador.. ·. Potencia nominal: Este parámetro depende en gran medida del tipo de carga. que. se. conecte. en. el. secundario,. es. recomendable. no. sobredimensionar la potencia del transformador. Además hay que tomar en cuenta que si existe una carga insuficiente, se puede intercalar una resistencia para compensar. ·. Frecuencia nominal: Si no se especifica lo contrario, se toma por defecto 60 Hz caso contrario 50Hz..