Ti 2. t-6. circuits industrials

UD 06. Circuits industrials.
Electropneumàtica
Introducció

– Objectius Didàctics
– Abans de començar...

UD 06. Circuits industrials. Electropneumàtica. Continguts

Continguts

– 6.1 Quadres de comandament i protecció
●
Dispositius de comandament
●
Dispositius de protecció
– 6.2 Dispositius de maniobra de màquines (II)
●
El contactor
●
Relés de comandament
●
Temporitzadors
●
Dispositius auxiliars de control

UD 06. Circuits industrials. Electropneumàtica. Continguts

Continguts
– 6.3 Circuits de comandament de motors
●
Simbologia, signes d'identificació i marcatge de borns
●
Arrencada directa d'un motor mitjançant contactor o
disjunctor
●
Inversor de gir
●
Arrencador estrella triangle
●
Circuits temporitzats
– 6.4 Electropneumàtica
●
Sistema de transport de peces
– 6.5 Circuits electrònics industrials
●
Rectificadors
●
Circuits bàsics amb transistors
●
Reguladors de velocitat

UD 06. Circuits industrials. Electropneumàtica. Oblectius

Objectius didàctics

– Adquirir els coneixements necessaris per a la
comprensió i anàlisi de màquines i sistemes tècnics
– Conèixer i emprar de manera adequada la simbologia,
les formes d'expressió, els instruments i els mètodes
dels processos tecnològics elementals
●
Conèixer les normes específiques corresponents
– Conèixer el paper de l'energia en els processos
tecnològics, les seves transformacions i aplicacions
●
Adoptar actituds d'estalvi i de valoració de l'eficiència
energètica

UD 06. Circuits industrials. Electropneumàtica. Abans de començar

Abans de començar

– Què recordem del curs passat?
●
Què és un relé?
●
Quina funció fa un interruptor diferencial?
●
Recordem què és i per a què serveix un transistor?
– Recordem com canviar el sentit de gir d'un motor
trifàsic?
– Recordem què són les connexions en estrella i en
triangle?
– Podríem emprar un díode per rectificar corrent?

UD 06. Circuits industrials. Electropneumàtica. 6.1

6.1 Quadres de comandament i protecció

●
Els quadres elèctrics:
– Tenen la finalitat d’agrupar parcial o totalment i de manera
ordenada, els dispositius o aparells de comandament,
protecció, mesura i senyalització de la instal·lació o circuit
elèctric
–

●
Dispositius de comandament:
– Són els encarregats de governar els circuits que parteixen del
quadre i executar les funcions per a les quals han estat
dissenyats, d'acord amb la voluntat de l'usuari.
– Els principals: interruptors, polsadors i commutadors.
– Alguns quadres estan units a la xarxa per seccionadors o
interruptor de càrrega


●
Dispositius de comandament (II)
– Seccionador
●
Permet obrir i tancar el circuit en buit (sense càrrega)
●
Manté el circuit separat de la font d'alimentació per fer
reparacions, manteniment. Per seguretat la posició de
desconnexió ha de ser clarament visible.
●
Es tendeix a agrupar en un sol dispositiu seccionadors i
fusibles
– Interruptor de càrrega
●
Permet obrir i tancar el circuit amb càrrega
●
Si la intensitat nominal és elevada ha de disposar d’un
sistema d'obertura brusca i extinció de l'arc que es
produeix entre els contactes.


● Dispositius de protecció:(I)
– Detecten i/o eliminen les pertorbacions que provoca un
funcionament anormal de la instal·lació o del circuit elèctric i
que poden ser perilloses per a la instal·lació mateix i/o per a
l'usuari
– Anomalies més freqüents:
● Sobreintensitats
– Provocades per:
– Sobrecàrregues, consum superior a IN, o

– Curtcircuits, es considera curtcircuit si la
intensitat és superior a 3IN


●
Dispositius de protecció (II)
– Anomalies més freqüents (II)
●
Contactes elèctrics
– De persones o animals amb la instal·lació
●
Provoca que passi corrent a través seu
●
Poden ser directes o indirectes
– Directes: Contacte amb elements de la
instal·lació, com ara: borns de màquina o
dispositiu.
– Indirectes: Quan una massa entra en
contacte amb tensió (defecte d'aïllament).
Ex: el xassís d'una rentadora


●
Dispositius de protecció (III)
– Anomalies més freqüents (III)
●
Sobretensions
– Augment de la tensió nominal de servei, que pot provocar avaries,
accidents, destrucció d’equips...Poden ser:
 Sobretensions permanents: són augments de tensió de desenes de volts
per descompensació del neutre (trencament del neutre, connexions
deficients o maniobres incorrectes).Provoca escalfaments excessius,
deteriorament de la xarxa...
 Sobretensions transitòries: són augments molt elevats i momentanis de
la tensió, i poden ser ocasionats per causes internes o externes a la
xarxa
●
Sobretensions d'origen intern: Maniobres brusques sobre elements inductius
i capacitius, que provoquen sobretensió, ergo, sobrecàrrega
●
Sobretensions d'origen extern: Càrregues estàtiques produïdes a la línia i
caiguda de llamps.


●
Dispositius de protecció (IV)
– Fusible:
● Obren el circuit quan I > IN durant un temps
– Protegeixen contra sobrecàrregues i curtcircuits


● Dispositius de protecció (V)
– Relé tèrmic:
● Protegeix contra sobrecàrregues i les
detecta mitjançant dispositiu tèrmic.
No té capacitat de desconnexió del
circuit i actua associat amb un
dispositiu que obre el circuit
(contactor, interruptor)
● Funcionament: Làmina bimetàl·lica que
en escalfar-se es corba per coeficients
de dilatació diferents i acciona el
mecanisme d‘obertura.
● L’escalfament és directe si el corrent hi
circula a través o indirecte, si circula a
traves d’una resistència calefactora.
–
–


●
Dispositius de protecció (VI)
– Relé tèrmic
●
Una variant: relé tèrmic diferencial
– Emprat per protegir motors trifàsics
– Detecta sobrecàrregues i si falla una de les fases
que provocaria sobreescalfament i la
destrucció dels bobinatges.
●
S'anomenen compensats: quan són insensibles a
variacions de T ambient.


● Dispositius de protecció (VII)
– Interruptors automàtics o disjuntors (I)
● Detecten i eliminen sobrecàrregues i curtcircuits
● També poden actuar com a dispositius de comandament
● Control de sobrecàrregues: relé tèrmic format per bimetalls que
actuen entre 1,2 i 2 IN, d'acord amb corba de resposta.
● Control de curtcuits: dispositiu electromagnètic que crea camp
magnètic proporcional a corrent que hi circula, que quan és prou
intens atreu l'armadura, provocant la desconnexió.
● Resposta instantania, l podem consignar el curtcircuit entre 1,2 i 13
IN, segons el tipus de disjuntor.
● Poden tenir diferents contactes o pols:
– Unipolars, bipolars, tripolars o tetrapolars


● Dispositius de protecció (VIII)
– Interruptors automàtics o disjuntors (II)
● Poden tenir diferents contactes o pols (II)
– Si un dels pols no disposa de protecció contra
sobrecàrregues: neutre
● A nivell industrial: ens permet regular la desconnexió amb
marges donats pel fabricant
● A nivell d'habitatge
– ICP: Interruptor de control de potència
– IGA: Interruptor general automàtic
– PIA: petit interruptor automàtic
● En cap cas podem regular la desconnexió per

sobrecàrregues i curtcircuits


●
Dispositius de protecció (IX)
– Interruptors automàtics o disjuntors (IV)

Estructura bàsica d’un disjuntor. 1) Contacte fix. 2)
Contacte mòbil. 3) Accionament. 4) Mecanisme de
maniobra. 5) Control de sobrecarregues. 6) Control de
curtcircuits. 7) Borns de connexió. 8) caixa protectora.


●
Dispositius de protecció (X)
– Interruptors diferencials: (I)
Dispositius de protecció que detecten i eliminen corrents de defecte a
les instal·lacions, quan es produeix un defecte d'aïllament o
contacte accidental d'una persona amb part activa de la
instal·lació o massa conductora sota tensió.
●
És obligat que tota instal·lació en tingui
●
Funcionament
– Tenim un nucli toroïdal (amb un conductor al voltant
d'una part: bobina)
– Quan I1 no és igual a I2, creem flux al nucli
●
I FEM induïda a la bobina que acaba obrint
un interruptor (mitjançant un disparador)


● Dispositius de protecció (XI)
– Interruptors diferencials (II)
● Funcionament (II)
– Si el circuit és trifàsic també funciona
–
–
● Característica més important:
– Sensibilitat o intensitat diferencial nominal de
desconnexió Is, que és el corrent mínim que és
capaç de detectar
– Valors normalitzats
● 10 mA (molt alta sensibilitat)

● 30 mA ( alta sensibilitat)

● 0,1 i 0,3 A (sensibilita mitjana)

● 0,5 i 1 A ( baixa sensibilitat)

●

●

●


●
Dispositius de protecció (XII)
– Dispositius de protecció de sobretensions (DPS)
●
Protecció contra sobretensions permanents
– Dispositius que, en detectar-ho, generen un corrent
de fuita a través de conductor de terra, que
provoca la desconnexió de l'ID de la instal·lació
– També hi ha la possibilitat de connectar-lo a l'IGA
●
Protecció contra sobretensions transitòries
– Desvien el pic de tensió a terra
– No desconnecten els equips de la xarxa d'alimentació
●
Hi ha DPS que protegeixen de sobretensions permanents i
transitòries a la vegada.
–


6.2 Dispositius de maniobra de màqines
● Introducció
– A nivell industrial els motors no es poden arrencar
directament, ja que:
● De vegades s'han de canviar les condicions de
funcionament automàticament, no de manera manual
– Canvi de velocitat, inversió del gir
● De vegades, la màquina forma part d'un procés complex
– No es pot arrencar de manera independent
● En aquests casos parlem de maniobra
– Circuit de maniobra o automatisme elèctric: És el
encarregat de governar el motor o motors i la resta
d’elements que subministren l’energia a la màquina, i satisfan
les condicions que requereix el procés.


●
Introducció (II)
– Circuits de maniobra, constituïts per
●
Circuit de potència
– Connecta i desconnecta la màquina o el receptor
a partir de l'acció efectuada pel circuit de
comandament i control
●
Dispositiu més emprat: Contactor
●
Circuit de comandament i control
– Governa el circuit de potència
●
Dispositius bàsics: Relés de
comandament, els Temporitzadors i
els Elements auxiliars de control


●
El contactor
– Dispositiu que es pot accionar a distància i des de diferents punts, capaç
d’obrir i tancar el circuit de potència d’una màquina o d’un receptor.
– Té dues posicions de funcionament:
 De repòs o estable: manté el circuit obert.
 De treball o inestable: el circuit està tancat a causa de l’acció del circuit de
control.
– Poden ser:
 electromagnètics
 Pneumàtics
 hidràulics
– En baixa tensió: electromagnètic, per la seva sensibilitat


● El contactor (II)
– Parts més característiques:
● L’electroimant: òrgan que acciona el
contactor. En excitar la bobina,
desplaça els diferent contactes
mòbils.
● Els pols o contactes principals. (De l’1
al 6) són els encarregats d’establir o
interrompre el circuit de potència.

●
Els contactes auxiliars.(11-12, 23-24) són els destinats
a efectuar seqüències de control, com ara
realimentació, temporització i senyalització.


●
El contactor (III)
Avantatges del contactor en l’accionament de motors
– Permet interrompre corrents elevats, amb un circuit de control
de poca intensitat i tensió de seguretat reduïda.
– Assegura el funcionament del motor, ja sigui intermitent o
continu.
– Efectua el comandament manual o automàtic a distància, amb
conductors de poca secció.
– Multiplicar punts de comandament per apropar-los a l‘operari.
– Automatitzar circuits de maniobra simples i complexos.


●
Relés de comandament: Reben informació en forma de senyals elèctrics,
dels elements auxiliars (polsadors, finals de cursa...), en funció dels quals elaboren
les ordres d'acció que ha de seguir l'automatisme per executar el procés, segons la
seqüència predeterminada pel dissenyador.
– Relés electromagnètics
●
Igual funcionament que contactors electromagnètics: contactes
commutats pel camp produït per un electroimant
●
Exemple: de làmines
– Dins de tub buit làmines metàl·liques
– Bobina que ho envolta
– Relés d'estat sòlid
●
Sense parts mòbils o contactes
●
Tenen semiconductors: com ara un
transistor


● Temporitzadors
– Relés capaços de retardar i/o mantenir obert o tancat un bloc de
contactes durant un temps programat per l'usuari, a partir
d’un senyal de comandament.
– Poden ser pneumàtics, de rellotgeria, electrònics...
– Podem escollir mode de temporització i temps
● A la connexió
– Retarda tancament de contacte en desconnectar
el temporitzador
● A la desconnexió
– Contactes en posició de treball després de
desconnectar-lo
● A la connexió / desconnexió: totes dues opcions


● Dispositius auxiliars de control
– Són els encarregats d’assegurar el diàleg home-màquina.
● El mès utilitzats: els posadors, els selectors, els detectors
i elselements de senyalització òptics i acustics.
– Polsadors
● Diposistius d'acció manual més emprats
● Un o més contactes, oberts o tancats
● Tornen a posició inicial quan la pressió cessa
● Polsador d'aturada d'emergència
– Atura immediatament el funcionament de la
màquina
– Per tornar a funcionar: desbloquejar el polsador


●
Dispositius auxiliars de control
– Polsadors


● Dispositius auxiliars de control (II)
– Selectors
● Accionament rotatius manual
● Desviem corrent d'entrada cap alguna de les seves
sortides
– Detectors mecànics
● Controlen desplaçaments d'elements mòbils
● Actuador adequat a funció i bloc de contactes
● El senyal: per iniciar o parar seqüència
– Finals de cursa, micrforuptors (més petits)


● Dispositius auxiliars de control (III)
– Dispositius de senyalització
● Informen de l'estat de la màquina o circuit
– Marxa, avaria, tensió a la xarxa
● Dipositius òptics
● Dispositius acústics


6.3 Circuits de comandaments de motors
● Els automatismes elèctrics es representen amb dos
esquemes:
– Esquema de potència
– Esquema de comandament i control
● Simbologia, signes d'identificació i
marcatge de borns
● Segons normes UNE 20-004
● Signes d'identificació
– Bloc 1: Subdivisió fonamental =
● Situació i funció d'un equip

complet
– Bloc 2: Situació en el plànol +
● Amb coordenades o seqüència

de números


●
Simbologia, signes d'identificació i marcatge de
borns(II)
– Bloc 3: Bloc d'identificació
●
Classe, número i funció


● Simbologia, signes d'identificació i marcatge de
borns(II)
– Bloc 3: Bloc d'identificació -
● Classe, número i funció


● Simbologia, signes d'identificació i marcatge de
borns(II)
– Bloc 4: Born
● Impedància: A1-A2.

● Contactes principals: 1-2, 3-4 i 5-6

● Contactes Auxiliars: Obert: 13-14 i tancat:

21-22
● Borns xarxa: L1, L2, L3 i N; el conductor

de protecció: PE.
● Els que alimenten motors: U, V i W.

● Indicadors lluminosos i acústics: X1-X2.

● Contactes de maniobra d’un relé tèrmic:

T:95-96; O:97-98


● Simbologia, signes d'identificació i marcatge de borns(II)
– Exemple


● Arrencada directa de motor amb contactor o
disjunctor
● Accionem polsador S1A
– NO
● K1M s'acciona
– Motor arrenca
– Contacte 13-14 manté ON
● S0A para el motor
– NT
● F2F amb contacte 95-96
– Relé tèrmic
– Protegeix de sobrecàrregues


●
Arrencada directa de motor amb contactor o
disjunctor (II)
– Protector disjunctor o guardamotor
●
Comandament i protecció del motor permet
●
Seleccionar marge d'intensitats en funció de
la nominal
●
Detectar manca de fase i aturar motor
●
Disparador de mínima tensió: impedeix
arrencada després de baixada V
●
Afegir contactes auxiliars
●
...


●
Inversor de gir


●
Arrencador estrella triangle
– Motor rotor en curtcircuit: alta intensitat en arrencada
●
Provoca caiguda de tensió a la xarxa
●
Interereix en funcionament d'altres receptors
– Engegada estrella triangle (λ-Δ)
●
Limita I a l'arrencada
– Tot seguit veiem l'exemple


●
Arrencador λ-Δ (II)


●
Circuits temporitzats
– Normalment formen part de sistemes més complexos
– Sistema de ventilació d'un aparcament
●
Turbina d'extracció de gasos
●
Es posa en funcionament cada cop que algú o alguna cosa
hi entra
●
Quan s'acaba l'activitat: la turbina encara continua
treballant un cert temps
– Veiem un exemple tot seguit


●
Circuits temporitzats (II)
Sistema de ventilació d’un aparcament


6.4 Electropneumàtica
●
Introducció
– Fins ara: control pneumàtic tant de potència com de control
●
Si la distància és elevada: interessa control elèctric
●
Potència pneumàtica i control elèctric: electropneumàtica
●
Electrovàlvules
– Transformen els senyals elèctrics en accions pneumàtiques a la
zona de treball
●
Normalment: 24V de CC
●


●
Màquina d'estampar
– Automatitzem un cilindre de simple efecte


●
Màquina de transport de peces
– Les pugem a un nivell superior i les desplacem horitzontalment
●
Dos cilindres de doble efecte
●
Vertical: amb electrovàlvula biestable
– Horitzontal: monestable
●
Cada cilindre: detector magnètic de posició
●
Esquema pneumàtic de potència:
●


●
Màquina de transport de peces (II)
– Components
●
S1: polsador de marxa
●
A1 i b1: detectors B
●
FC1: final de cursa
●
K1: relé
●
Bobines: Y1, Y2 (biestable) Y3 (monoestable)
– Funcionament
●
S1: es connecta Y1 de la biestable (puja)
●
Final: detectat per a1. Alimenta K1 (relé)→ bobina Y3 (horitz.)
●
Final: b1 fa retrocedir A (vert.) i acciona FC1: talla Y3 (molla)

UD 06. Circuits electrònics indust.

●
Rectificadors
– Converteixen CA en corrent continu polsant
– Estan composats del que s'explica tot seguit
– Díode
●
Semiconductors P-N.
●
En sentit ànode – càtode condueix, en sentit contrari no
●
Factors més importants:
●
Corrent directe: Màxima intensitat directa que pot suportar
●
Tensió inversa: Tensió màx. entre càtode - ànode, quan no
condueix
●
Potència màxima: que pot disipar

UD 06. Circuits electrònics industrials. 6.5

●
Rectificadors (II)
– Rectificador de mitja ona (II)
●
Veiem la V que tindrà
●
el receptor
●
Hi hem de restar la
●
caiguda al díode
– Rectificador d'ona completa
●
Sempre circula corrent per la càrrega
●
Dues possibilitats:
– Transformador amb presa intermèdia de corrent
– Pont de Graetz


●
Rectificadors (III)
– Rectificador d'ona completa (II)
●
Rectificador de presa intermèdia
– Tenim dues fases oposades envers el punt central
– Tres punts: dos circuits amb punt comú
●
Voltatges oposats (sempre hi haurà V a la
càrrega)


●
Rectificadors (III)
– Rectificador de pont de Graetz
●
Més simplificat, econòmic. És el més emprat


●
Circuits bàsics amb transistors
– Introducció
●
Fonamental en circuit electrònic
– Amplificador o commutador
●
Tres capes de semiconductor
– Dos tipus bàsics: npn i pnp (diferents sentit de
circulació)
●
Tres terminals
– Emissor, col·lector i base
●
Base: punt de control


●
Circuits bàsics amb transistors (II)
– Polarització del transistor
●
Diferents zones de treball
V −VBE
– Zona activa I B = BB
– Zona de saturació o de conducció màxima
RB
– Zona de tall o de bloqueig PD =VCE · I C
I
●
Polarització per emissor comú β= C
– Borns negatius: units amb emissor
IB

– En general VBB<VCC VCC − VC
I E = I B + IC ; IC =
– β = Ic/Ib R1 + R2
– Petits canvis a la base VC = VCC − ( I C RC )
●
Grans canvis col·lector V = V − V
CE C E
–


● Circuits bàsics amb transistors (III)
– Polarització del transistor (II)
● Polarització per emissor comú (II)
– Control IB: amb RB o VBB
– VCC es distribueix
● Entre RC i VCE
– VCE varia en funció de la zona del transistor
● Saturació: Proper a 0V
● Bloqueig: Proper a VCC
● En tots dos casos: potència dissipada és
virtualment nul·la


●
Circuits bàsics amb transistors (IV)
– Polarització del transistor (III)
●
Polarització per divisió de tensió
– Permet treballar amb una sola font
– Divisor de tensió: R1 i R2
– R1 i R2 es calculen de manera que IB
– sigui baixa
– Tot seguit veiem un exemple
ID =
VCC VCC − VC
R1 + R2 I E = I B + IC ; IC =
R1 + R2
VB = ( I − I B )· R2 ≅ I · R2
V − VCE
VC = VCC − ( I C RC )
VE = VB − VBE ;VBE = 0,7V ; I C = CC
RC + RE VCE = VC − VE


●
Circuits bàsics amb transistors (V)
– Polarització del transistor (IV)
●
Polarització per divisió de tensió. Exemple
– Quan es fa fosc: R de la LDR augmenta i T1 no
supera 0,7V
– En canvi, a T2 sí hi ha arriba: interruptor pel relé
– R2: punt d'ajust
●
Reòstat
– Explicació amb simulador
●
Crocodrile Clips


– Reguladors de velocitat
●
Tiristor
– Treballa en commutació: tot o res
– Corrent: només en un sentit (com díode)
– Té un tercer terminal: porta
●
Hi enviem impulsos
●
Si ànode i càtode estan ben polaritzats:
conducció
– Per eliminar conducció: disminuïm corrent per sota
d'un valor
●
Tornar a conduir: un altre impuls


– Reguladors de velocitat (II)
●
Diac
– Per fer conduir tiristors i triacs
– Dos terminals sense polaritat
– Si V=32V (aprox) condueix i V baixa
●
Bloqueig: corrent per sota de valor de
manteniment
●
Triac
– Controla corrent en qualsevol direcció
●
Per encebar-lo: un impuls de corrent
– Quan V altern d'alimentació =0: bloqueig
●
Hem de tornar a donar un impuls si volem
que condueixi més
– Dos terminals i gate

Ti 2. t-6. circuits industrials

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (12)

Similar to Ti 2. t-6. circuits industrials

Similar to Ti 2. t-6. circuits industrials (20)

Ti 2. t-6. circuits industrials