PRÁCTICAS DE LABORATORIO Nº 1 Y 2

Transcripción

1 ÍNDICE PRÁCTICAS DE LABORATORIO Nº 1 Y 2 1. Introducción 2. Alimentación de los receptores 3. Bastidores 4. Aparatos de maniobra, protección y seguridad 5. Aparatos de maniobra 6. Conexión de n receptores en paralelo 7. Accionamiento de lámparas desde n puntos 8. Aparatos de protección y seguridad 8.1 Protección de la instalación Protección contra cortocircuitos Interruptor automático magnético Fusibles Protección contra sobreintesidades. Relés térmicos Protección total. Interruptor magnetotérmico 8.2 Seguridad en la instalación. Interruptor y relé diferencial 9. Conexión de una lámpara incandescente desde dos puntos (Alumbrado de escalera) 10. Conexión de dos lámparas incandescentes (en paralelo), desde tres puntos Detalle de una instalación doméstica. Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 1 de 17

2 1. Introducción. Esta información se considera complementaria para la realización de las prácticas 1 y Alimentación La alimentación de los receptores se realiza mediante corriente alterna monofásica de valor 230 V y 50 Hz. 3. Bastidores Simbología que se utiliza para los elementos que figuran en el bastidor: Símbolo a e i k l r s Tipo de aparato Conmutador Elemento de protección (instalación) Elemento de seguridad (usuario) Condensador Lámpara Balasto o reactancia Cebador Los módulos que figuran en los bastidores son: Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 2 de 17

3 Nº Módulo Denominación Aparato 1 e.1 Interruptor magnetotérrmico 2 i.1 Interruptor diferencial 3 l.1 Lámpara incandescente 4 l.2 Lámpara incandescente 5 l.3 Lámpara incandescente 6 l.4 Lámpara fluorescente 7 l.5 Lámpara vapor mercurio 8 a.1 Conmutador simple 9 a.2 Conmutador cruzamiento 10 a.3 Conmutador cruzamiento 11 a.4 Conmutador simple 12 s.1 Cebador (Lámp. Fluorescente 13 r.1 Balasto (Lámp. Fluorescente) 14 r.2 Balasto (Lámp. v. mercurio) Aparatos a utilizar Los aparatos que se van a utilizar en las dos prácticas; 1 y 2, son: Lámparas Aparatos de maniobra Aparatos de protección Aparatos de seguridad 5. Aparatos de maniobra Los aparatos de maniobra tienen como objeto conectar y desconectar los receptores. La desconexión puede hacer manual o automáticamente (mediante la utilización de un circuito electromagnético). Los aparatos de maniobra los podemos dividir en los siguientes grupos: a) Interruptores: Abren o cierran circuitos, y se accionan de forma manual. b) Conmutadores: Conmutan dos o más circuitos, y se accionan de forma manual. c) Relés: Se accionan de forma automática mediante circuitos electromagnéticos. d) Contactores: Son interruptores automáticos, que se accionan a distancia desde uno o varios puntos, mediante la utilización de circuitos electromagnéticos. Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 3 de 17

4 Fig. 1.1 Contactor En las prácticas 1ª y 2ª, se utilizarán conmutadores simples y dobles (de cruzamiento). En los esquemas adjuntos se contemplan la forma de conexión, desconexión y conmutación de los receptores mediante la utilización de los interruptores y conmutadores, que se utilizan en las prácticas. El interruptor se ha representado en sus dos posibles posiciones; cerrado y abierto. Como cuestión importante se recuerda que en la representación de los esquemas se hará siempre en la posición de abierto, es decir sin que pase por él la corriente. Los conmutadores simples tiene dos posiciones, uniendo los circuitos: 1 y 2 o 1 y 3. Los conmutadores de cruce siempre conectan dos circuitos: 1 4 y 2 3 o 1 2 y 3-4, pero en ningún caso unirán los circuitos 1-4 y 2-3 o 1-2 y 3-4. De forma análoga a lo que se decía de los interruptores, la representación de los conmutadores en el circuito se hará de forma que los receptores se encuentren desconectados de la red. Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 4 de 17

5 Interruptor Conmutador doble o de cruce Conmutador Simple Con posición de Fig. 2.1 Conmutadores simples y de cruce 6. Conexión de n receptores en paralelo. La conexión de n receptores en paralelo consiste en alimentarlos con la misma tensión U. En la siguiente figura se representa como se hará esta conexión. U R 1 R 2 R j R n Fig. 3 Conexión de n receptores en paralelo 7. Accionamiento desde n puntos. Para accionar un conjunto de receptores desde n puntos, se utilizarán: 2 conmutadores simples, colocados en ambos extremos de la instalación. n-2 conmutadores dobles o de cruce, intercalados entre los dos anteriores. Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 5 de 17

6 8. Aparatos de protección y seguridad. Los aparatos de protección, reciben este nombre por que protegen la instalación de sobreintensidades y sobretensiones, evitando que se produzca un deterioro de los elementos que la constituyen cuando se produzca cualquier tipo de anomalía. Los aparatos de seguridad, reciben este nombre, porque protegen a las personas que manejan la instalación; tanto de contactos directos, como de los indirectos. En los bastidores donde se realizan estas prácticas existen ambos tipos de aparatos. 8.1 Protección de la instalación. Las anomalías más frecuentes son: Sobreintensidad y cortocircuito Protección contra cortocircuitos. El cortocircuito se produce cuando se cierra un circuito a través de una impedancia despreciable. En estas circunstancias las intensidades que se producen son muy altas. En consecuencia, es imprescindible proteger la instalación en el menor tiempo posible. En este sentido se utilizan dos tipos de aparatos: Interruptores automáticos magnéticos Fusibles Interruptores automáticos magnéticos. El interruptor posee una bobina, la cual desplaza una pieza móvil, que desconecta el circuito, cuando se produce el cortocircuito. En esencia se trata de un interruptor dotado de un relé magnético. Fig. 4.1 Disyuntor Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 6 de 17

7 La apertura del circuito se puede representar mediante una curva intensidadtiempo (en el eje de abscisas se representan las intensidades, y en el de ordenadas el tiempo). La desconexión se produce unos milisegundos después de la aparición del corto Fusibles Los fusibles están formados por un conductor que tiene un punto de fusión muy inferior al que constituye la línea en el que está intercalado. El elemento que se funde va introducido en un cartucho y rodeado de una sustancia ignifuga. La fusión se produce unos milisegundos después de producirse el cortocircuito. La fusión se puede representar mediante una curva intensidad-tiempo (en el eje de abscisas se representan los valores de la intensidades y en el de ordenadas los tiempos). La utilización de ambos dispositivos, en la protección contra cortocircuitos, se hará con los siguientes criterios: En la protección de las líneas, es preferible utilizar los interruptores automáticos. En la protección de motores, sobre todo los de gran potencia, es preferible la utilización de los fusibles. Es más barato la utilización de fusibles que la de interruptores automáticos. Tanto los fusibles como los interruptores automáticos se emplearán de forma individual para cada aparato. Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 7 de 17

8 Fig. 5.1 Cartucho fusible Protección contra sobreintensidades. Relés térmicos. Las sobreintensidades, como su nombre indican, consiste en el incremento de la intensidad, por encima de la nominal, como consecuencia de un fallo en el aislamiento u otras causas. La sobreintensidad supone que el valor de la intensidad normal se eleva varias veces, sin llegar al cortocircuito. Cuando se produce esta anomalía es necesario desconectar la instalación, con un tiempo de respuesta mucho mayor que en el caso del cortocircuito, normalmente en varios segundos, aunque puede llegar a minutos. Para conseguir este objetivo se utilizan los relés térmicos, consistentes en piezas fácilmente deformables por calentamiento, intercaladas en el circuito de alimentación del receptor, capaces de transmitir está deformación a un interruptor. Como en los casos anteriores, se puede representar el fenómeno en diagrama cartesiano intensidad-tiempo Protección total. Interruptor magnetotérmico. La protección total; sobreintensidades y cortocircuitos, se consigue mediante la utilización de los interruptores magnetotérmicos, que combinan las propiedades de los relés térmicos con la del interruptor automático. La curva de disparo de estos aparatos, también se puede representar en un diagrama cartesiano intensidad-tiempo. Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 8 de 17

9 Fig. 6.1 Esquema del interruptor magnetotérmico 8.2 Seguridad en la instalación. Interruptor y relé diferencial Se trata de aparatos de seguridad, cuya misión es proteger a las personas de contactos directos e indirectos. La diferencia estriba en que los interruptores se fabrican para intensidades inferiores a 100 A y los relés pueden funcionar con intensidades mayores. Esto responde a criterios económicos. Toroide Arrollamiento Test Disparador Bobina Id Fig Receptor Tierra Fig. 7.1 Interruptor Diferencial El funcionamiento, del interruptor diferencial es el siguiente: Cuando la corriente de defecto I d es nula, la intensidad que entra a través del toroide es la misma que la que sale, por tanto el valor neto es nulo. Pero si se produce una corriente de defecto; tanto por contacto directo, como por indirecto, el transformador toroidal inducirá en él una fuerza electromotriz que dará lugar a una corriente que atravesará la bobina. Cuando el valor de la corriente que circula por la bobina alcanza un valor determinado, actuará sobre Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 9 de 17

10 el disparador y se abrirá el interruptor, con lo que el receptor quedará desconectado de la línea que lo alimenta. Se define sensibilidad del interruptor diferencial, el valor mínimo que debe alcanzar la corriente de defecto, I d, para que la bobina actúe sobre el disparador y se abra el interruptor. Cuanto menor sea el valor de la sensibilidad, más alta se dice que es ésta; así los interruptores de sensibilidad alta son los de 30 ma, siendo los de baja de 300 ma y más. Línea trifásica Toroide Tets Relé Diferencial Bobina Contactor Relé térmico Pulsador de marcha Tierra M3 - Motor Pulsador de parada Fig Fig. 8.1 Relé Diferencial El Relé Diferencial, básicamente está constituido por un núcleo toroidal capaz de actuar sobre un interruptor conectado al circuito de alimentación de la bobina del contactor, el cual conecta el motor a la línea de alimentación. Si la corriente de defecto es nula, la suma de las corrientes que atraviesan el núcleo toroidal es cero, pero sí se produce una corriente de defecto; tanto por contacto directo como indirecto, la corriente de defecto. I d induce en el núcleo toroidal una fuerza electromotriz, lo que origina una corriente que, circulando por la bobina del relé actúa sobre el interruptor del mismo, lo que se traduce en la apertura del circuito de alimentación de la bobina del contactor. Existe un test de prueba capaz de crear una corriente que circulando por el núcleo toroidal, produce el mismo efecto que la corriente de defecto. Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 10 de 17

11 9. PRÁCTICA Nº 1 CONEXIÓN DE UNA LÁMPARA INCANDESCENTE DESDE DOS PUNTOS La instalación tiene por objeto conectar y desconectar una lámpara de incandescencia desde dos puntos de forma indistinta. Esta instalación conoce en el argot electrotécnico como alumbrado de escalera, ya que permite conectar y desconectar una lámpara desde los dos extremos de una escalera. Módulos que se precisan para la instalación: Nº Módulo Denominación Aparato 1 (*) e.1 Interruptor magnetotérrmico 2 (*) i.1 Interruptor diferencial 3 (*) l.1 Lámpara incandescente 4 l.2 Lámpara incandescente 5 l.3 Lámpara incandescente 6 l.4 Lámpara fluorescente 7 l.5 Lámpara vapor mercurio 8 (*) a.1 Conmutador simple 9 a.2 Conmutador cruzamiento 10 a.3 Conmutador cruzamiento 11 (*) a.4 Conmutador simple 12 s.1 Cebador (Lámp. Fluorescente 13 r.1 Balasto (Lámp. Fluorescente) 14 r.2 Balasto (Lámp. v. mercurio) 15 (*) Módulos necesarios Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 11 de 17

12 Fig. 9.1 Esquema de principio la instalación: NOTA: En la práctica se sustituyen el interruptor general por un interruptor magnetotérmico y los fusibles por un interruptor diferencial, lo que no se suele hacer en una instalación real. La sección del cableado dependerá de la utilización que de el vamos a realizar. Para el alumbrado utilizaremos una sección mínima de cable de 1.5 mm 2, y 10A. Para usos normales la sección deberá ser de 2,5 mm 2 y 16A. Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 12 de 17

13 Fig Esquema profesional. Fig Esquema simplificado (Una sola lámpara Fig Esquemas; teórico y práctico, de la instalación de una lámpara de incandescencia desde dos puntos Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 13 de 17

14 10. PRÁCTICA Nº 2 CONEXIÓN DE DOS LÁPARAS INCANDESCENTES (EN PARALELO) DESDE TRES PUNTOS Se trata de instalar dos lámparas de incandescencia, conectadas en paralelo, para que puedan conectarse y desconectarse de forma indistinta desde tres puntos. Módulos que se precisan para la instalación: Nº Módulo Denominación Aparato 1 (*) e.1 Interruptor magnetotérrmico 2 (*) i.1 Interruptor diferencial 3 (*) l.1 Lámpara incandescente 4 (*) l.2 Lámpara incandescente 5 l.3 Lámpara incandescente 6 l.4 Lámpara fluorescente 7 l.5 Lámpara vapor mercurio 8 (*) a.1 Conmutador simple 9 (*) a.2 Conmutador cruzamiento 10 a.3 Conmutador cruzamiento 11 (*) a.4 Conmutador simple 12 s.1 Cebador (Lámp. Fluorescente 13 r.1 Balasto (Lámp. Fluorescente) 14 r.2 Balasto (Lámp. v. mercurio) 15 (*) Módulos necesarios Fig Detalle del conmutador de cruce Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 14 de 17

15 Fig Esquema de principio de la instalación NOTA: En la práctica se sustituyen el interruptor general por un interruptor magnetotérmico y los fusibles por un interruptor diferencial, lo que no se suele hacer en una instalación real. El número de puntos desde los que se puede conectar y desconectar de forma indistinta las dos lámparas puede aumentarse, en ese caso se tendrá en cuenta que: Nº conmutadores simples = 2 Nº conmutadores de cruzamiento = Número de puntos - 2 Fig Esquema profesional (Una lámpara desde tres puntos) Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 15 de 17

16 Fig Esquema profesional (Dos lámparas desde tres puntos) Fig Detalle de la instalación de una lámpara desde tres puntos Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 16 de 17

17 Fig Esquema práctico de la instalación de un punto de luz desde tres puntos Prf. Dr. José Andrés Sancho Llerandi Página 17 de 17