Arranque estrella-delta de un motor trifásico usando OpenPLC

Práctica: Arranque estrella-delta de un motor trifásico usando OpenPLC

Introducción

El arranque estrella-delta es un método comúnmente utilizado para arrancar motores trifásicos de gran tamaño. Su objetivo es reducir la corriente de arranque del motor conectando inicialmente el motor en configuración estrella (Y) para limitar el voltaje aplicado a cada devanado, y luego, una vez que el motor ha alcanzado cierta velocidad, cambiar a una configuración delta (Δ) para operar a plena potencia. En esta práctica, utilizaremos OpenPLC, una plataforma de código abierto para controladores lógicos programables, para implementar el arranque estrella-delta de un motor trifásico.

Material necesario

• Motor trifásico
• Contactores (3 para realizar el cambio estrella-delta)
• Relé térmico o protección del motor
• Botón de arranque (START)
• Botón de paro (STOP)
• ESP32 o Raspberry Pi como hardware OpenPLC
• Software OpenPLC instalado
• Cables de conexión
• Fuente de alimentación

Conexiones del circuito

• Contactor estrella (KM1): Conectado al motor en configuración estrella.
• Contactor delta (KM2): Conectado al motor en configuración delta.
• Contactor de línea (KM3): Conecta la alimentación principal del motor.
• Botón de arranque (START): Conectado a una entrada digital del OpenPLC.
• Botón de paro (STOP): Conectado a una entrada digital del OpenPLC.
• Salidas del OpenPLC: Conectadas a las bobinas de los contactores KM1 (estrella), KM2 (delta) y KM3 (línea).

Descripción del proceso

1. Al pulsar el botón START:
   • El contactor de línea (KM3) se energiza y se activa el contactor estrella (KM1), iniciando el motor en configuración estrella.
2. Temporización:
   • Después de un tiempo predeterminado (por ejemplo, 10 segundos), el OpenPLC desactiva el contactor estrella y activa el contactor delta (KM2), cambiando la configuración del motor a delta.
3. Al pulsar el botón STOP:
   • Se desenergizan todos los contactores (KM1, KM2 y KM3), deteniendo el motor.

Desarrollo

1. Programa en OpenPLC (usando el lenguaje Ladder o Diagramas de Escalera)

El siguiente es un programa básico en diagrama de escalera para implementar el arranque estrella-delta.

Explicación del código Ladder:

1. Rung 1: Cuando se pulsa el botón START, se activa el contactor de línea (KM3). Si KM3 está activo, se mantiene energizado aunque se suelte el botón START.
2. Rung 2: Cuando KM3 se activa, se inicia un temporizador (T1) para medir el tiempo de arranque en estrella. Mientras este temporizador está en 0 segundos, se activa KM1 (estrella).
3. Rung 3: Después de que el temporizador T1 llega a 10 segundos, se desactiva KM1 (estrella) y se activa KM2 (delta).
4. Rung 4: Cuando se pulsa el botón STOP, se desactivan todos los contactores (KM1, KM2 y KM3), deteniendo el motor.

2. Implementación en OpenPLC

1. Crear el proyecto: Abre OpenPLC y crea un nuevo proyecto. Selecciona el lenguaje de programación Ladder (LD).
2. Entradas y salidas:
   • Entradas:
     • I0.0: Botón de arranque (START)
     • I0.1: Botón de paro (STOP)
   • Salidas:
     • Q0.0: Contactor KM3 (línea)
     • Q0.1: Contactor KM1 (estrella)
     • Q0.2: Contactor KM2 (delta)
3. Programación: Crea los rungs (líneas de programa) en el editor Ladder, replicando el diagrama anterior.
4. Compilación y descarga: Compila el proyecto y descárgalo al hardware OpenPLC (ESP32 o Raspberry Pi).
5. Pruebas: Realiza pruebas verificando que al pulsar el botón START el motor arranca en configuración estrella, luego pasa a delta tras el tiempo configurado, y que al pulsar STOP el motor se detiene.

Conclusión

El arranque estrella-delta es un método eficiente para reducir la corriente de arranque de un motor trifásico. En esta práctica, utilizando OpenPLC, implementamos el control de un motor trifásico en arranque estrella-delta, permitiendo su automatización y fácil modificación. Esta práctica demuestra cómo un controlador lógico programable (PLC) es útil para controlar procesos industriales, incluyendo el arranque de motores grandes.