1 MOTORES ELECTRICOS

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

1. MOTOR ASINCRÓNICO ASINCRÓNICO TRIFÁSICO 1.1.

ESTUDIO

Son los más utilizados para los accionamientos de máquinas. El uso de estos motores se impone en gran número de aplicaciones debido a sus ventajas: normalizados, robustos, sencillos de mantener, fáciles de instalar y de bajo costo.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El principio de funcionamiento del motor asíncrono se basa en la creación de una corriente inducida en un conductor cuando éste corta las líneas de fuerza de un campo magnético, de ahí el nombre de «motor de inducción». La acción combinada de la corriente en el inducido y el campo magnético crea una fuerza motriz en el rotor del motor. Supongamos una espira ABCD en cortocircuito, situada en un campo magnético B, y que puede girar alrededor de un eje xy (figura 1). Si, por ejemplo, hacemos girar el campo magnético en el sentido de las agujas del reloj, la espira queda sometida a un flujo variable y se crea en ella una fuerza electromotriz inducida que origina una corriente inducida i (ley de Faraday). Por la ley de Lenz, el sentido de la corriente es tal que se opone, mediante su acción electromagnética, a la causa que la ha creado. Cada uno de los dos conductores queda por tanto sometido a una fuerza F de Laplace (de Lorentz, para los Anglosajones), de sentido opuesto a su desplazamiento relativo respecto al campo inductor. La regla de los tres dedos de la mano derecha (acción (acción del campo sobre sobre la corriente, (figura 2) permite permite definir fácilmente el sentido de la fuerza F aplicada a cada conductor. El pulgar se coloca en el sentido del campo del inductor. El índice indica el sentido de la fuerza. El dedo corazón o de en medio se coloca en el sentido de la corriente inducida. Por tanto, la espira queda sometida a un par que provoca su rotación en el mismo sentido que el campo inductor, llamado campo giratorio. Por tanto también, la espira gira y el par electromotor se equilibra con el par resistente.

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CREACIÓN DEL CAMPO GIRATORIO Tres arrollamientos, geométricamente desfasados 120º, se alimentan cada uno con una de las fases de la red trifásica de corriente alterna (figura 3). Los arrollamientos están recorridos por corrientes alternas que tienen también el mismo desfasaje eléctrico y que producen cada una un campo magnético alterno sinusoidal. Este campo, siempre dirigido según el mismo eje, es máximo cuando la corriente en el arrollamiento es máxima. El campo generado por cada arrollamiento es la resultante de dos campos que giran en sentido inverso y que tienen cada uno un valor constante que es la mitad del valor del campo máximo. En un instante dado, t1, de cualquier período (figura 4), los campos producidos por cada arrollamiento pueden representarse como sigue: el campo H1 disminuye. Los 2 campos que lo componen tienen tendencia a alejarse del eje OH1 el campo H2 aumenta. Los 2 campos que lo componen tienen tendencia a acercarse al eje OH2 el campo H3 aumenta. Los 2 campos que lo componen tienen tendencia a acercarse al eje OH3. El flujo correspondiente a la fase 3 es negativo. Por tanto, el campo tiene sentido opuesto o puesto a la bobina. Superponiendo los tres diagramas, se comprueba que: los tres campos que giran en sentido opuesto a las agujas del reloj, están desfasados 120º y se anulan, los tres campos que giran en el sentido de las agujas del reloj se superponen. Estos campos se suman para formar el campo giratorio de amplitud constante 3Hmáx/2. Es un campo con un par de polos. Este campo realiza una vuelta completa durante un período completo de la corriente de alimentación. Su velocidad es función de la frecuencia de la red (f), y del número de pares de polos (p). Se llama «velocidad de sincronismo». 

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DESLIZAMIENTO No puede existir par motor si no existe corriente inducida circulando por la espira. Este par depende de la corriente que circula por la espira, y no puede existir si no existe variación de flujo en la espira. Por tanto, es necesario tener una diferencia de velocidad entre la espira y el campo giratorio. Por este motivo, el motor eléctrico que funciona según el principio que estamos describiendo se denomina «motor asíncrono». La diferencia entre la velocidad de sincronismo (ns) y la de la espira (n) se denomina «deslizamiento» (s) y se expresa en % de la l a velocidad de sincronismo.

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Durante el funcionamiento, la frecuencia de la corriente rotórica se obtiene multiplicando la frecuencia de alimentación por el deslizamiento. Por tanto, durante el arranque, la frecuencia de corriente rotórica es pues máxima. El deslizamiento en régimen permanente es variable y depende de la carga del motor y del valor de la tensión de alimentación que se le aplica: es tanto menor cuanto menor es la carga, y aumenta si el motor está subalimentado.

VELOCIDAD DE SINCRONISMO La velocidad de sincronismo de los motores asíncronos trifásicos es proporcional a la frecuencia de la corriente de alimentación e inversamente proporcional al número de pares de polos que forman el estator.

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Donde: : Velocidad Velocidad de sincronismo en rpm.

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: Frecuencia en Hz.

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: Número de pares de polos.

En la tabla se indican las velocidades del campo giratorio o velocidades de sincronismo, en función del número de pares de polos, para cada una de las frecuencias industriales de 50 Hz, 60 Hz y 100 Hz y también ejemplos de velocidades asincrónicas. En la práctica no siempre es posible aumentar la velocidad de un motor asíncrono alimentándolo a una frecuencia superior a la prevista, aún adaptando la tensión. En efecto, se necesita comprobar si su diseño mecánico y eléctrico lo permiten. Hay que indicar que debido al deslizamiento, las velocidades de rotación en carga de los motores asíncronos son ligeramente inferiores a las velocidades de sincronismo indicadas en la tabla.

VELOCIDAD DE ROTACION N° DE POLOS

50 HZ 60 HZ 100 HZ SINCR. s (Desliz.) ASINCR. SINCR. s (Desliz.) ASINCR. SINCR. s (Desliz.) ASINCR. RPM % RPM RPM % RPM RPM % RPM

2

3000

1,333

2960

3600

1,389 1,389

3550

6000

1,667

5900

4

1500

1,667

1475

1800

1,111 1,111

1780

3000

1,467

2956

6

1000

1,300

987

1200

1,750

1179

2000

1,200

1976

8

750

1,867

736

900

1,222

889

1500

1,333

1480

10

600

1,500

591

720

1,250

711

1200

1,167

1186

12

500

1,600

492

600

1,667

590

1000

1,100

989

16

375

1,867

368

450

1,778

442

750

1,600

738

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CONSTITUCIÓN Un motor asíncrono trifásico de jaula tiene dos partes principales: un inductor o estator y un inducido o rotor. El estator: Es la parte fija del motor. Una carcasa de acero o aleación ligera rodea una corona de chapas delgadas (del orden de 0,5 mm de grosor) de acero al silicio. Las chapas están aisladas entre sí po r oxidación o mediante barnices aislantes. El laminado del circuito magnético reduce las pérdidas por histéresis y por corrientes de Foucault. Las chapas tienen unas ranuras en las que se colocan los arrollamientos estatóricos destinados a producir el campo giratorio (tres arrollam ientos en caso de un motor trifásico). tri fásico). Cada arrollamiento está constituido por varias bobinas. La forma de conexión de estas bobinas entre sí  determina el número de pares de polos del motor, y por tanto, su velocidad de rotación. El rotor: Es el elemento móvil del motor. Igual que el circuito magnético del estator, está constituido por un apilamiento de chapas finas aisladas entre sí y forman un cilindro claveteado alrededor del árbol o eje motor. Este elemento, por su tecnología, permite distinguir dos familias de motores asíncronos: uno, cuyo rotor se denomina «de jaula», y otro, cuyo rotor, bobinado, se denomina «de anillos».

TIPOS DE ROTORES Existen varios tipos de rotor rotor de jaula, cuyo diseño puede puede verse en el ejemplo de la figura 5.

Rotor de jaula resistente: El rotor resistente suele ser de jaula simple (ver más adelante la definición de motor de jaula simple). La jaula está cerrada por dos anillos resistentes (aleación especial, poca sección, anillos de acero inoxidable). Estos motores, a par nominal, tienen un gran deslizamiento. Su par de arranque es elevado, y la corriente de arranque baja (figura 6). El rendimiento es bajo debido a las pérdidas en el rotor. Estos motores se utilizan principalmente en aplicaciones en las que es conveniente que exista deslizamiento para variar la velocidad en función del par, por ejemplo: Ing. Alberto Egea

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en el caso de varios motores unidos mecánicamente entre los que debe quedar repartida la carga, como por ejemplo, los trenes de rodillos de una laminadora, o el arrastre de una grúa puente. la función de enrollar-desenrollar con motores Alquist (motores asincrónicos moto-ventilados con un gran deslizamiento se utilizan para variación de velocidad; su corriente de calado es casi su corriente nominal y su característica de par-velocidad, es muy ancha. Con una alimentación variable se puede adaptar esta característica y ajustar el par motor m otor en función de la tracción deseada) necesidad de un gran par de arranque con una corriente de llamada limitada (polipastos o cintas transportadoras). Puede variarse su velocidad cambiando la tensión, pero los convertidores de frecuencia van haciendo desaparecer esta aplicación. Aunque todos los motores son auto-ventilados, ciertos motores con rotor de caja resistente son motoventilados (motorización separada de su ventilador). 

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Rotor de jaula simple: En los huecos o muescas dispuestas a lo largo del rotor (en la periferia del cilindro constituido por la pila de láminas) se colocan conductores conectados en cada extremo a una corona metálica; estos conductores desarrollan el par motor generado por el campo giratorio. Para que el par sea homogéneo, los conductores están ligeramente inclinados respecto al eje del motor. El conjunto conjunto tiene el aspecto de una jaula de ardilla, de ahí el nombre de este tipo de rotor. Generalmente, la jaula de ardilla está completamente moldeada (únicamente se fabrican estas jaulas insertando los conductores en las ranuras en el caso de motores muy grandes). El aluminio se inyecta a presión, y las aletas de refrigeración, colocadas en la misma operación, aseguran el cortocircuito de los conductores del rotor. Estos motores tienen un par de arranque relativamente bajo y la corriente de arranque es muy superior a la nominal (figura 7). Por el contrario, tienen un deslizamiento muy pequeño a par nominal. Se utilizan principalmente para grandes potencias para mejorar el rendimiento de las instalaciones con bombas y ventiladores. Se asocian también a los convertidores de frecuencia de velocidad variable, con lo que los problemas de par y de corriente de arranque quedan completamente resueltos. Rotor de jaula doble Consta de dos jaulas concéntricas, una exterior, de poca sección y gran resistencia y otra interior de mayor sección y menor resistencia. Al empezar el arranque, las corrientes rotóricas son de frecuencia elevada, y, por el efecto pelicular que se produce, la totalidad de la corriente rotórica circula por la periferia del rotor y por tanto por una sección reducida de conductores. Así, al principio del arranque, siendo todavía las corrientes de frecuencia elevada, la corriente no circula más que por la caja exterior. El par producido por la  jaula exterior resistente es importante y con baja corriente de llamada (figura 7). Al final del arranque, la frecuencia en el rotor disminuye y resulta más fácil la circulación del flujo por la jaula interior. El motor se comporta entonces aparentemente como si hubiera sido construido como una única jaula de baja resistencia. En régimen permanente, la velocidad es solamente un poco menor que la de un motor de jaula simple. Rotor de ranuras profundas Es la versión estándar. Los conductores rotóricos se moldean en las ranuras del rotor, que tienen forma trapezoidal, con el lado menor del trapecio situado hacia el exterior del rotor. Ing. Alberto Egea

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El funcionamiento es similar al de un motor de doble jaula: la intensidad de corriente rotórica varía en función inversa de su frecuencia. Así: al principio del arranque, el par es mayor y la corriente menor. En régimen permanente, la velocidad es sensiblemente igual a la de un motor de jaula simple. Motor de rotor bobinado (rotor con anillos) an illos) En las ranuras practicadas en la periferia del rotor se colocan unos bobinados idénticos a los del estator (figura 7). Generalmente el rotor es trifásico.

Un extremo de cada uno de los arrollamientos se conecta a un punto común (conexión estrella). Los extremos libres pueden conectarse o a un conector centrífugo o a tres anillos de cobre, aislados y que giran solidarios con el rotor. Sobre estos anillos frotan unas escobillas, a base de grafito, g rafito, conectadas conectadas al dispositivo de arranque. En función del valor de las resistencias insertadas en el circuito rotórica, este tipo de motor puede desarrollar un par de arranque que llega hasta 2,5 veces el par nominal. La corriente de arranque es sensiblemente proporcional al par desarrollado en el eje del motor. Esta solución deja paso progresivamente a los sistemas electrónicos asociados a motores de jaula estándar. En efecto, estos últimos permiten resolver los problemas de mantenimiento (sustitución de las escobillas de alimentación del rotor gastadas, y mantenimiento de las resistencias de arranque), reducir la energía disipada en las resistencias y mejorar de manera importante el rendimiento de la instalación.

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1.2. VARIACIÓN DE VELOCIDAD MOTORES DE JAULA DE ARDILLA Consecuencias de una variación de tensión. Efecto sobre la corriente de arranque: La corriente de arranque varía en función de la tensión de alimentación. Si ésta es muy elevada durante la fase de arranque, la corriente absorbida en el instante de conexión aumenta. Este aumento de corriente se agrava ag rava por la saturación de la máquina. Efecto sobre la velocidad: Cuando varía la tensión, la velocidad de sincronismo no se modifica, pero en un motor cargado, un aumento de la tensión provoca una ligera disminución del deslizamiento. Concretamente, esta propiedad es inutilizable debido a la saturación del circuito magnético del estator; la corriente absorbida aumenta mucho y es de temer un calentamiento anormal de la máquina incluso con baja carga. Por el contrario, si la tensión de alimentación disminuye, el deslizamiento aumenta, y para poder proporcionar el par necesario, la corriente absorbida ha de aumentar, con el riesgo de calentamiento que de ello resulta. Por otra parte, como el par máximo disminuye con el cuadrado de la tensión, es posible un desenganche (calado) del motor si se produce una pérdida importante de la tensión. 

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Consecuencias de una variación de frecuencia Efecto sobre el par: Como en toda t oda máquina eléctrica, el par de un motor asíncrono sigue la expresión:



(K = coeficiente constante dependiendo de la máquina) En el esquema equivalente de la figura 8, el bobinado L es el que produce el flujo e I 0 es la corriente magnetizante. En una primera aproximación, despreciando la resistencia frente a la inductancia magnetizante (es decir, para frecuencias de algunos hercios) la corriente I 0 se expresa:

      

El flujo tendrá la expresión: El par de la máquina será:

I0 e I son las corrientes corrientes nominales para las que está dimensiodimensionado el motor. Para no sobrepasar los límites hay que mantener I0 en su valor nominal, lo que no puede conseguirse si la razón U/f es constante. Por tanto, es posible obtener el par y las corrientes nominales mientras que la tensión de alimentación U puede ajustarse en función de la frecuencia. Cuando no es posible este ajuste, la frecuencia siempre puede aumentar, pero la corriente corriente I0 disminuye y el par útil también, puesto que no es posible sobrepasar sistemáticamente la corriente nominal de la máquina sin riesgo de calentamiento. Para obtener un funcionamiento a par constante, independientemente de la velocidad, hay que mantener la razón U/f constante que es lo l o que hace un convertidor de frecuencia. Efecto sobre la velocidad: La velocidad de rotación de un motor asíncrono es proporcional a la frecuencia de la tensión de alimentación. Esta propiedad se utiliza normalmente para hacer funcionar a gran velocidad motores especialmente diseñados para ello, por ejemplo con una alimentación a 400 Hz (rectificadoras, aparatos de laboratorio o quirúrgicos, etc.). También es posible obtener una variación de velocidad ajustando la frecuencia, por ejemplo de 6 a 50 Hz (rodillos de cintas transportadores, aparatos de elevación, etc.). 

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Ajuste de velocidad Durante mucho tiempo, las posibilidades de regulación de velocidad de los motores asincrónicos han sido mínimas. Los motores de jaula se utilizaban la mayor parte de veces a su velocidad nominal. En la práctica, sólo los motores con conmutación de polos o con arrollamientos estatóricos separados, todavía frecuentemente utilizados hoy en día, permitían disponer de varias velocidades fijas. Actualmente, con los convertidores de frecuencia, los motores de jaula se usan normalmente con velocidad variable, y pueden así utilizarse en aplicaciones hasta ahora reservadas a l os motores de corriente continua.

MOTORES DE CONMUTACIÓN DE POLOS La velocidad de un motor de jaula es función de la frecuencia de la red de alimentación y del número de pares de polos. Por tanto, es posible obtener un motor de dos o varias velocidades creando en el estator combinaciones de bobinados que correspondan a diferentes números de pares de polos. Este tipo de motor sólo permite razones de velocidad de 1 a 2 (4 y 8 polos, 6 y 12 polos, etc.). Para ello hacen falta seis bornes (figura 9). Para una de las velocidades, la red se conecta en los tres bornes correspondientes. Para la segunda, éstos se conectan entre sí, y la red se conecta en los otros tres bornes. La mayor parte de veces, tanto en alta como en baja velocidad, el arranque se efectúa por conexión directa a la red sin ningún dispositivo especial (arranque directo). En ciertos casos, si las condiciones de utilización lo exigen y si el motor lo permite, el dispositivo de arranque conecta primero automáticamente la velocidad baja antes que la alta o antes de la parada. Según las corrientes absorbidas en baja velocidad y en alta velocidad, la protección puede efectuarse mediante un mismo relé térmico para las dos velocidades o con dos diferentes (uno para cada velocidad). Generalmente, estos motores tienen un rendimiento y un factor de potencia demasiado bajos.

MOTORES CON ARROLLAMIENTOS ESTATÓRICOS SEPARADOS Este tipo de motores, tiene dos arrollamientos estatóricos eléctricamente independientes, lo que permite obtener dos velocidades con cualquier razón de proporcionalidad entre ellas. Sin embargo, sus características eléctricas se ven normalmente afectadas porque el arrollamiento de baja velocidad debe soportar los esfuerzos mecánicos y eléctricos que produce el funcionamiento del motor en alta velocidad. A veces, estos motores llegan a absorber, funcionando a baja velocidad, corrientes mayores que funcionando a alta velocidad. También es posible fabricar motores con tres o cuatro velocidades conmutando los polos sobre uno o dos arrollamientos estatóricos. Esta solución exige toma suplementaria intermedia en los arrollamientos. Ing. Alberto Egea

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MOTORES ASINCRÓNICOS DE ANILLOS Y ROTOR BOBINADO Utilización de la resistencia rotórica: En este tipo de motores, la resistencia rotórica permite determinar † su par de arranque y su velocidad. En efecto, la conexión permanente de una resistencia en bornes del rotor de un motor de anillos disminuye su velocidad, y tanto más cuanto más elevado sea el valor de esta resistencia. Es una solución sencilla para hacer variar su velocidad. Ajuste de la velocidad por deslizamiento: Estas resistencias rotóricas o «de deslizamiento» pueden cortocircuitarse en varios escalones para obtener o un ajuste discontinuo de la velocidad, o una aceleración progresiva y el arranque completo del motor. Deben de poder soportar todo el tiempo de funcionamiento, sobre todo cuando se utilizan para variar la velocidad. Por esto, su volumen a veces es importante y su coste elevado. Este sistema extremadamente simple se utiliza cada vez menos porque tiene dos inconvenientes importantes: durante la marcha a baja velocidad, una gran parte de la energía absorbida de la red se disipa, como pérdidas, en las resistencias. la velocidad obtenida no es independiente de la carga, sino que varía con el par resistente aplicado a la máquina sobre su árbol motor (figura 10). Para una resistencia dada, el deslizamiento es proporcional al par. Así por ejemplo, la baja velocidad obtenida mediante resistencia puede ser del 50% a plena carga y sólo del 25% a media carga, mientras que la velocidad en vacío resulta prácticamente invariable. Si un operario supervisa permanentemente la máquina, puede, modificando el valor de la resistencia según la demanda, fijar la velocidad en una cierta zona para pares relativamente importantes, pero, para pares bajos, resulta prácticamente imposible realizar cualquier ajuste. En efecto, si para obtener un punto de funcionamiento «a baja velocidad y con poco par» se inserta una gran resistencia, la mínima variación de par resistente hace pasar la velocidad de cero hasta casi el 100%. La característica es demasiado inestable. Para las máquinas con variación especial de par resistente en función de la velocidad, el ajuste puede resultar también imposible. Ejemplo de funcionamiento con deslizamiento: para una máquina que aplica al motor un par resistente de 0,8 Cn, pueden obtenerse velocidades diferentes representadas por el punto en el diagrama de la figura 19. Con un mismo par, la velocidad disminuye cuando la resistencia rotórica aumenta. 

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1.3.

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VARIADORES ELECTROMECÁNICOS, MECÁNICOS E HIDRAÚLICOS

ELECTROMECÁNICOS Los sistemas electromecánicos de ajuste de velocidad tienen importancia histórica. En la actualidad son m uy poco utilizados desde la generalización del uso de los variadores de velocidad electrónicos. Motores de corriente alterna con colector (Schrage): Se trata de motores especiales. La variación de velocidad se obtiene cambiando la posición de las escobillas del colector respecto a la línea neutra. Variadores de corriente de Foucault: Se compone de una campana conectada directamente al motor asíncrono que gira a velocidad constante, y de un rotor formado por un bobinado alimentado en corriente continua (figura 11). El movimiento se transmite al árbol de salida por acoplamiento electromagnético. Variando la excitación de este bobinado, es posible ajustar el deslizamiento del conjunto. Una generatriz taquimétrica incorporada permite controlar la velocidad con una buena precisión. Un sistema de ventilación permite evacuar las pérdidas debidas al deslizamiento. Este principio se ha utilizado mucho en las máquinas de elevación y en especial en las grúas de canteras. Su construcción constituye un sistema robusto, sin piezas de desgaste y puede ser conveniente para funcionamientos intermitentes y para potencias de hasta un centenar de kW. Grupo Ward Léonard: Este dispositivo, otrora muy extendido, está constituido por un motor y un generador de corriente continua que alimenta a su vez un motor de corriente continua (figura 12). La variación de velocidad se consigue ajustando la excitación de la generatriz. Con una pequeña corriente de control se pueden gobernar potencias de varios centenares de kW en los cuatro cuadrantes de la gráfica parvelocidad. Este tipo de variador ha sido utilizado en sistemas de laminación y en ascensores de minas. Esta solución de variación de velocidad ha sido la más económica y la que mayores prestaciones ha proporcionado antes de la aparición de los semiconductores que la han convertido en obsoleta.

MECÁNICOS E HIDRÁULICOS Siempre se han utilizado variadores mecánicos e hidráulicos. Por lo que se refiere a los variadores mecánicos se han ideado todo tipo de soluciones (polea-correa, reductores de velocidad, sistemas cónicos, etc.). Estos variadores tienen la desventaja de necesitar un mantenimiento cuidadoso y se prestan difícilmente al control pero son una competencia importante para los convertidores de frecuencia. Los variadores hidráulicos están todavía muy extendidos en aplicaciones especiales. Se caracterizan por su gran potencia de salida y su capacidad de desarrollar pares importantes a velocidad nula de forma continuada. En las aplicaciones industriales se pueden ver sobre todo en sistemas de servo control. Ing. Alberto Egea

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1.4.

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CARACTERÍSTICAS

CONSIDERACIONES SOBRE LA POTENCIA La potencia nominal es la potencia mecánica disponible en el eje del motor. Para los motores asincrónicos con rotor de jaula de ardilla, refrigeración de superficie y cantidad de polos 2 hasta 8, la potencia nominal está dada por la norma DIN 42673. Según VDE 0530, no se ha previsto que se sobrepase, de una forma permanente, el valor de la potencia nominal. Se admite, sin embargo, una sola vez, una sobrecarga del 150% de la intensidad nominal durante 2 minutos. En el caso de que la sobrecarga sea mayor, por ejemplo durante el arranque, el tiempo tendrá que acortarse correspondientemente. La potencia nominal del motor debe aproximarse lo más posible a la demanda de potencia de la máquina accionada. Si el motor está dimensionado en exceso, resultan las siguientes consecuencias: mayor intensidad de arranque, por lo cual se necesitan mayor tamaño de fusibles y una mayor sección en los conductores, servicio antieconómico, puesto que el factor de potencia y, bajo ciertas circunstancias, el rendimiento a carga parcial es inferior que a plena carga. Entre 3/4 y 4/4 de la carga, varía poco el rendimiento. El motor toma de la red: Potencia activa:

Potencia aparente: Potencia reactiva: Intensidad absorbida:

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Donde:

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: Potencia suministrada en el eje en kW : Potencia activa en kW : Potencia aparente en kVA : Potencia reactiva en kVAr

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: Tensión de servicio en V : Intensidad en el estator en A : Rendimiento en % : Factor de potencia

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VARIACIÓN DE LA TENSIÓN Y DE LA FRECUENCIA DE LA RED Modificación de la tensión sin que varíe la frecuencia: La curva característica del par (de arranque mínimo y máximo) varía aproximadamente con el cuadrado de la tensión. Debido a las modificaciones que sufre la curva característica de momentos, para un valor constante del par resistente, se establece una velocidad distinta y el valor de la corriente varía aproximadamente en forma inversamente proporcional con la tensión. Con desviaciones de hasta ± 5% respecto de la tensión nominal se puede suministrar la potencia nominal. Los valores de sobreelevación de temperatura admisibles, establecidos según VDE 0530, en 10 °K deben ser mantenidos. Variación de la frecuencia manteniendo la tensión constante: Con desviaciones de hasta ± 5% respecto a la frecuencia nominal se puede suministrar la potencia nominal. La velocidad varía aproximadamente en forma proporcional con la frecuencia. Las propiedades de funcionamiento del motor varían en relación inversa a como sucede en caso de producirse un cambio de tensión. Variación simultánea de la tensión y de la frecuencia: Si la tensión y la frecuencia varían aproximadamente en igual proporción, las condiciones magnéticas no variaran. El motor desarrolla, aproximadamente, el par de giro normal.

PROTECCIÓN DEL MOTOR Los fusibles no constituyen una protección para el motor, puesto que solamente actúan en caso de cortocircorto circuito. El calentamiento inadmisible del motor, por una sobrecarga o por falta de una fase de la red, será impedido con la utilización de un guardamotor. La intensidad nominal a la que habrá que ajustar el disparador térmico de sobreintensidad (disparador bimetálico) está indicada en placa característica del motor. Los motores trifásicos pueden equiparse también con sondas térmicas (termistores) que actúan en caso de calentamiento inadmisible del devanado. Estos son especialmente recomendados en aquellos motores con tipo de servicio con arranque pesado y riesgo de una refrigeración reducida o no adecuada.

CALENTAMIENTO ALENTAMIENTO Y VENTILACIÓN La vida útil de un motor es igual a la vida útil del aislamiento de sus devanados, si se prescinde del desgaste el servicio de los cojinetes, escobillas, anillos rozantes o colector, elementos que se pueden sustituir por otros nuevos, sin que se realicen, relativamente, gastos de importancia. Por ese motivo, se tendrán en cuenta muy especialmente las condiciones de servicio que afecten al calentamiento y, por lo tanto, al aislamiento. El calentamiento es una consecuencia de las pérdidas originales en toda transformación de energía (en el caso del motor que transforma la energía eléctrica en mecánica) mecánica) resulta: Pv = P1 — P2 El trabajo de pérdidas que se origina se acumula en el motor, en dependencia de la capacidad térmica y del aumento de temperatura, conduciéndose una gran parte al medio ambiente, a través de la ventilación. Si la carga es constante, se alcanzará un estado de equilibrio cuando la cantidad de calor absorbida sea igual a la disipada, en servicio continuo, una vez que hayan transcurrido de 3 a 5 horas. La sobre temperatura entonces motivada (calentamiento) en los devanados y en el resto de las partes del motor eléctrico es igual a la diferencia que hay entre la temperatura de la parte considerada y la del medio refrigerante. La sobre temperatura del devanado puede ser calculada a través de los valores de las resistencias del devanado.



Donde:

                

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: Sobre temperatura del devanado en °K : Resistencia del motor en frío en Ω : Resistencia del motor en caliente en Ω : Temperatura del medio refrigerante en °C : Temperatura del devanado en frío en °C

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La vida útil de la aislación de los devanados decrece con el aumento de la temperatura (cada 10 °K aproximadamente a la mitad). Según sea el material aislante utilizado habrá que observar los valores límites fijados por VDE 0530 para la temperatura del devanado (Temperatura límite). Estos valores están de acuerdo con la resistencia térmica de los materiales aislantes subdivididos en las clases de aislación correspondientes. La duración o vida útil media prevista es de aproximadamente 20 años.

MATERIALES AISLANTES Y CLASES DE AISLACIÓN En las normas VDE 0530, se han clasificado los materiales aislantes incluyendo sus medios impregnantes, en clases de aislación, habiéndose fijado para los mismos las correspondientes temperaturas exactas. GUT: Sobre temperatura límite (Calentamiento) en °K (Valor medio) KT: Temperatura del medio refrigerante en °C HDT: Temperatura máxima permanente admisible en °C para el punto más caliente del devanado.

SOBRE TEMPERATURA LÍMITE EN °K La temperatura máxima permanente admisible de los diferentes materiales aislantes se compone, como queda representada en la figura anterior, de la temperatura del medio refrigerante, de la sobre temperatura límite y una tolerancia de seguridad. Esta tolerancia se ha introducido dado que si se aplica el método de medición usual, o sea el de resistencia no se determina la temperatura en el punto más caliente sino que se mide el valor medio del calentamiento del devanado. Las indicaciones de potencia de los motores están basadas en una temperatura del medio refrigerante de 340°C para todas las clases de aislación. Salvo algunas excepciones, los motores de baja tensión de ejecución normal van provistos de una aislación que protege el devanado contra la influencia de gases agresivos, vapores y polvo conductor y permite su instalación en lugares donde la humedad del aire sea muy elevada y tengan lugar frecuentes condensaciones de agua (trópicos, cervecerías, estaciones de bombeo. etc.). Para condiciones especiales (p.ej. peligros debidos a la acción de aceites, existencia de polvo de fundición) es posible una aislación con tratamiento especial.

TEMPERATURA DEL MEDIO REFRIGERANTE Y ALTURA DE INSTALACIÓN La potencia nominal rige para servicio continuo según VDE 0530 con una frecuencia de 50 Hz una temperatura del medio refrigerante (KT) de 40°C y una altura de instalación de hasta 1000 m sobre el nivel del mar. Si hubiese otras indicaciones distintas de éstas la potencia admisible se deberá determinar por las tablas incluidas en este apartado. Si las temperaturas del medio refrigerante y las alturas de instalación discrepan simultáneamente, deberán multiplicarse los factores indicados, para obtener la potencia admisible. La temperatura del medio refrigerante y la altura de instalación serán redondeadas en 5°C y 500 m respectivamente.

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

TEMPERATURA DE LA CARCASA La temperatura de la carcasa no debe tomarse como criterio para determinar la calidad de un motor ni para determinar el calentamiento del local. Un motor que esté exteriormente "frío" puede presentar pérdidas superiores o tener una sobre temperatura mayor en los devanados que otro motor exteriormente "caliente". ALENTAMIENTO DEL LOCAL CALENTAMIENTO El calentamiento del local depende exclusivamente de las pérdidas y no de la temperatura de la carcasa. Además, en las máquinas elaboradoras o procesadoras de materiales se transforma prácticamente la totalidad de la potencia de accionamiento en calor, y en las máquinas transportadoras de material la transformación se extiende a una gran parte de la potencia de accionamiento. Estas cantidades de calor tienen que ser eliminadas por el aire ambiente en el local de servicio, a no ser que los motores tengan refrigeración independiente consistente en un sistema de tubos o canales a través de los cuales se evacua el calor directamente al exterior. Se considerará lo siguiente:

 

Donde: : Caudal de aire necesario en m3/s

   

: Potencia total de pérdidas en kW : Sobre temperatura límite admisible del aire en °K (Diferencia entre la temperatura del aire de entrada y la temperatura admisible del local)

Durante el servicio se deberá procurar obtener un buen abastecimiento de aire fresco para refrigerar los motores. Un motor con refrigeración de superficie de 110 kW con 1.500 rpm necesita en una hora un caudal de aproximadamente 2.200 m3 de aire fresco. Las entradas de aire para los motores no deben mezclarse con las corrientes de aire de salida, pues de lo contrario se podría sobrepasar la temperatura límite.

CURVAS CARACTERÍSTICAS

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CLASES DE DISEÑO En las máquinas de inducción es posible producir una gran variedad de curvas de torsión – velocidad, variando las características del rotor, lo que resulta de gran ayuda a la industria a la hora de escoger los motores más apropiados para la gran variedad de aplicaciones. NEMA en Estados Unidos y la International Electrotechnical Commission (IEC) tienen definidos, en toda la gama de caballos de fuerza, una serie de diseños normalizados con diferentes curvas de momento de torsión – velocidad. Estos diseños normalizados se conocen como clases de diseño y a un solo motor se le puede denominar como "motor de diseño de la clase X". En la siguiente figura pueden verse una serie de curvas de momento de torsión – velocidad típica para las cuatro clases de diseños normalizados de NEMA. Los rasgos característicos de cada clase de diseño normalizado se esbozan a continuación: CLASE "A": Los motores de diseño clase A son los motores de diseños normales, con un momento de arranque normal y bajo deslizamiento. El deslizamiento de plena carga de los motores de diseño A debe ser menor del 5% y menor m enor también que el de los motores de diseño B de condiciones equivalentes. El momento de torsión máximo está entre 200 y 300% del momento de torsión a plena carga y sucede a bajo deslizaIng. Alberto Egea

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

miento (menos del 20%). El momento de torsión de arranque de este diseño es por lo menos el momento de torsión nominal, para los motores más grandes, y de 200% o más del momento de torsión nominal, para los motores más pequeños. El problema principal con esta clase de diseño es su extremadamente alto valor de la corriente durante el arranque. Los flujos de corriente en el arranque están, generalmente, entre 500% y 800% de la corriente nominal. Con estos motores, en tamaños por encima de unos 7.5 hp, se debe utilizar alguna forma de arranque de voltaje reducido para controlar los problemas de la caída de voltaje en el sistema de potencia al cual están conectados durante el arranque. En tiempos pasados, el diseño de motores clase A era el diseño común para la mayor parte de las aplicaciones entre 7.5 hp y 200 hp, pero durante los últimos años se han reemplazado profusamente por los motores de diseño clase B. Las aplicaciones típicas para estos motores son los ventiladores, abanicos, bombas, tornos y otras máquinas herramientas. CLASE "B": Los motores de diseño clase B tienen un momento de torsión de arranque nominal, una corriente de arranque más baja y un deslizamiento bajo. Este motor produce, aproximadamente, el mismo momento de arranque de los motores clase A, con cerca de un 25% menos de corriente. El momento de torsión máximo es mayor o igual al 200% del momento de carga nominal, pero menor que el de diseño clase A, en razón del aumento de la reactancia del rotor. El deslizamiento del rotor es aún relativamente bajo (menos del 5%) a plena carga. Las aplicaciones son similares a aquellas del diseño clase A, pero se prefiere el diseño clase B por razón de sus menores exigencias de corriente de arranque. Los motores de diseño clase B han reemplazado considerablemente considerablemente los motores de diseño clase A en las instalaciones modernas. CLASE "C": Los motores de diseño clase C tienen un momento de torsión de arranque alto, con corriente de arranque baja y bajo deslizamiento (menos del 5%) a plena carga. El momento de torsión máximo es ligeramente más bajo que el de los motores de clase A, mientras que el momento de torsión de arranque llega hasta un 250% del momento de plena carga. Estos motores se fabrican con rotores de doble jaula por lo que son más costosos que los motores de las clases anteriores. Se usan para cargas que requieren un alto momento de arranque, tales como bombas cargadas, compresores y bandas transportadoras. CLASE "D": Los motores de diseño clase D tienen un momento de torsión de arranque muy alto (275% o más del momento de torsión nominal) y una corriente de arranque baja, pero tienen también un deslizamiento alto a plena carga. Son, esencialmente, motores de inducción comunes, de clase A, pero con las barras del rotor más pequeñas y hechos de un material de más alta resistencia. La alta resistencia del rotor hace que el momento de torsión máximo se presente a muy baja velocidad. Incluso es posible que el momento de torsión más alto ocurra a velocidad cero (100% de deslizamiento). El deslizamiento a plena carga para estos motores es bastante alto en razón de la alta resistencia del rotor, la que por lo general tiende de un 7 a un 11%, pero puede llegar hasta al 17% o más. Estos motores se usan en aplicaciones que requieren la aceleración de cargas de tipo inercias extremadamente altas, especialmente grandes volantes usados en prensas punzonadoras o grúas de tijera. En tales aplicaciones, estos motores aceleran un gran volante hasta su máxima velocidad, para luego impulsar la perforadora. Después de una operación de perforación, el motor reacelera el volante por un período de tiempo razonablemente largo para la siguiente operación.

CRITERIOS DE ELECCIÓN DE UN MOTOR ASINCRÓNICO Para la elección adecuada de un motor han de tenerse en cuenta los siguientes datos: la carga de trabajo/potencia. trabajo/potencia. la clase de servicio. el curso del ciclo de trabajo. los procesos de arranque, frenado e inversión, la regulación de la velocidad de rotación, las circunstancias especiales de la red. la temperatura del medio refrigerante. la altura de instalación sobre el nivel del mar.       

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1.5.

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

ARRANQUE

PAR DE GIRO, TORQUE O MOMENTO DE TORSIÓN El par de giro que desarrolla un motor trifásico en su eje presenta una magnitud muy variable entre n = 0 y n = ns. El curso de la curva característica del par respecto a la velocidad de rotación del motor trifásico con rotor de jaula de ardilla (KL) queda representado en el diagrama.

Los valores correspondientes al par de arranque y al par máximo, así como la intensidad de arranque para un determinado motor, pueden tomarse del catálogo respectivo. r espectivo. Según las curvas de par de giro en función de la velocidad de rotación, que figuran en el catálogo, se puede trazar, en caso necesario, con suficiente exactitud, la característica en función del par de giro - velocidad, de una máquina determinada. El límite de la capacidad mecánica de sobrecarga está constituido por el par máximo. Según VDE 0530, los motores de inducción, a la tensión y frecuencia nominales, deben admitir durante 15 s una sobrecarga de hasta 1,6 veces el par nominal y los motores con lA/IN < 4,5 hasta 1,5 veces el par nominal durante 15 s; tratándose de motores para mecanismos elevadores) la capacidad de sobrecarga podrá acordarse en cada caso (consultar el valor exacto). El par mínimo de los motores de inducción, salvo acuerdo al respecto, a tensión nominal deberán tener como mínimo los siguientes valores: Motores trifásicos sin conmutación de polos: con una potencia nominal ≤ 100 kW: 0,5 veces el par nominal y no menos de 0,5 veces el par de arranque. con una potencia nominal ≥ 100kW: 0,3 veces el par nominal y no menos de 0,5 veces el par de arranque Motores monofásicos y motores trifásicos con conmutación de polos: 0,3 veces el par n ominal. Según VDE 0530, habrá que tener en cuenta las siguientes tolerancias: para el par de arranque de -15% hasta +25% del par de arranque garantizado. para la intensidad de arranque hasta +20% de la intensidad de arranque garantizada, sin límite inferior. para el par máximo, hasta -10% del par máximo garantizado. 



 

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Teniendo en cuenta estas tolerancias, el par de arranque tiene que superar en magnitud suficiente el par resistente de arranque de la máquina accionada, encontrándose durante todo el proceso de arranque el par motor por encima del par resistente hasta llegar a alcanzar la velocidad de rotación de servicio. Los valores de par de arranque y par máximo para los motores de rotor de jaula de ardilla, y los valores de par máximo para los motores de anillos rozantes están dados en las tablas de selección en tantas veces el par nominal. Los motores con clases de diseño KL16 (A), KL 13 (B), KL10 (C), KL7 (D), por la clasificación de sus pares dan a conocer que están proyectados, en caso de conexión directa, para acelerar venciendo un par resistente de hasta 160%, 130%, 100% y 70% respectivamente, del par nominal. El par nominal se puede calcular de la siguiente forma:



Donde:

      

: Par nominal en N m : Potencia nominal en kW : Velocidad nominal de rotación en rpm

La velocidad de rotación nominal del motor se diferencia de la velocidad de rotación de sincronismo en el deslizamiento nominal SN. Siendo:



Donde:

     

: Deslizamiento nominal en % : Velocidad de rotación nominal en rpm : Velocidad de rotación de sincronismo en rpm

Característica del par de giro para accionamientos especiales : Para accionamientos especiales, se pueden llevar el par máximo y el par nominal a velocidades más pequeñas (mayor deslizamiento), con ayuda de un rotor especial con una elevada resistencia rotórica. En este caso, la potencia nominal debe ser reducida, debido a las mayores pérdidas rotóricas. Este tipo de ejecución es especialmente apta para motores trifásicos con rotor de jaula ardilla para uso en mecanismos elevadores, prensas y motores tipo imán de campo giratorio.

TIEMPO DE ARRANQUE Partiendo del par medio de aceleración, se puede determinar aproximadamente el tiempo de duración del ciclo de arranque, desde n = 0 hasta n = nb de la siguiente forma:



Donde:

   

: Tiempo de arranque en segundos : Velocidad de rotación de servicio en rpm

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

: Momento de inercia total : Par medio aceleración en Nm

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La figura expone un método sencillo para determinar, de una forma relativamente exacta, el par medio de aceleraaceleración. Gráficamente se obtendrá el valor medio (por ejemplo, contando los cuadros sobre un papel milimetrado) mili metrado) de la característica del par motor y del par resistente. El momento de inercia total es igual al momento de inercia del motor más el correspondiente a la máquina accionada y al acoplamiento o bien a las poleas (reducido a la velocidad de rotación del eje del motor). Los ciclos de arranque de los motores en frío y caliente están tabulados en la Norma DIN 57500. En ella se prescriben como máximo 2 arranques partiendo del estado frío y 1 arranque a partir del estado caliente. Ejemplo: Si el tiempo de arranque determinado para los motores 1 LA Siemens, es mayor a 10s y para los motores 1 RA Siemens mayor a 6s, será preciso consultar para determinar si el arranque es admisible; teniendo en cuenta el calentamiento del motor, así como también será necesario verificar la cantidad de arranques a repetirse en pequeños intervalos. (Véase apartado "Tipos de Servicio"). En el caso que, por ser grande el momento de inercia y elevado el par resistente, no se pueda conseguir un arranque correcto utilizando un motor con la clase de par más elevada de las que figuran en lista, habrá que tomar un motor con rotor especial o un motor mayor, el cual, bajo la carga normal, resultaría mal aprovechado, o un motor trifásico con rotar de anillos rozantes y su correspondiente reóstato de arranque; considerando las condiciones que para la acometida exigen las compañías de distribuidores de electricidad; es posible que resulte necesario recurrir a la clase de motor últimamente indicada. Otra de las posibilidades con que se cuenta para vencer un arranque pesado, es el empleo de embragues de fricción por tuerza centrífuga, como por ejemplo, el acoplamiento de seguridad y de arranque, en combinación con un motor de rotor de jaula de ardilla.

ARRANQUE ESTRELLA TRIÁNGULO Los motores trifásicos con motor de jaula de ardilla se deberán conectar en forma directa, siempre que sea posible. Hay que observar que, para un determinado motor, existe ya una curva representativa del par motor y de la intensidad independientemente independientemente de lo dificultoso que el arranque sea. Se realizará el arranque en estrella-triángulo de motores con rotor de jaula de ardilla, cuando se exija un par motor especialmente bajo (arranque suave) o cuando se exija que las intensidades en el arranque sean reducidas (p.ej. porque así lo solicita la compañía distribuidora de energía eléctrica). Los pares de estos motores son aproximadamente iguales a los de los motores con rotor de anillos rozantes que arranquen a media carga; el par de arranque y el par máximo y todos los otros valores del par motor, así como la intensidad de arranque, se encuentran comprendidas entre el 25% y 30% de los valores que rigen en el caso de conexión directa. El par resistente durante el tiempo de arranque en que establece la conexión en estrella debe encontrarse en una magnitud suficientemente por debajo del par motor. Esto equivale, en la mayoría de las ocasiones, a arrancar en vacío. La conmutación de estrella a triángulo se realizará sólo cuando el motor se encuentre en un régimen de velocidad que esté próximo al de servicio. Del par y de la intensidad de corriente, por cuyo motivo pierde su justificación la conexión en estrella. Si se trata de grandes momentos de inercia y de pares resistentes mayores del 15% y 20% del par motor correspondiente a la conexión en triángulo, habrá que proceder con la debida precaución, y consultar si fuese preciso. Ing. Alberto Egea

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

En los motores de rotor de   jaula de ardilla, se puede conseguir también un arranque suave con la conexión Kusa, en la cual se intercala, durante el proceso de arranque, una resistencia o una bobina de reactancia en una de las fases. De esta manera, se reduce el par de arranque en la magnitud que se desee. La intensidad de arranque en las dos fases, en las que no hay intercaladas ni resistencias ni bobinas de reactancias, es algo mayor que en el caso de conexión directa. En las consultas sobre los procesos de arranque, habrá que indicar los siguientes datos: Potencia del accionamiento y velocidad nominal de rotación de la máquina accionada. Velocidad de rotación proyectada para el motor. Par resistente de la máquina accionada en dependencia de la velocidad de rotación. Par de inercia externo total, con indicación de la velocidad de rotación de referencia o referido a la velocidad de rotación del eje del motor. Números de arranques en un cierto intervalo y duración de la conexión. Transcurso de los ciclos de trabajo (clase de frenado). En caso de tratarse de motores de polos conmutables, estas indicaciones se harán separadamente para cada velocidad de rotación.    

 

PÉRDIDA DE CALOR DURANTE EL ARRANQUE Si el arranque tiene lugar, con presencia de un determinado par resistente, el calor de pérdidas de los motores que arrancan en estrellatriángulo es mayor que cuando el arranque se verifica por conexión directa. Si el arranque se hace venciendo exclusivamente la inercia de las masas (sin par resistente). el trabajo de pérdidas del rotor es prácticamente igual en magnitud al trabajo de aceleración, que, a su vez, es igual a la energía cinética acumulada en las masas al final del proceso de arranque:

 

Donde:

                 

: Energía térmica de pérdidas en Ws : Momento de inercia en kgm 2 : Velocidad angular en 1/s : Velocidad de rotación de servicio en rpm

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El trabajo de pérdidas en el rotor, al tratarse de un arranque venciendo solamente las masas inerciales, es independiente de la forma constructiva del rotor, de la clase de arranque del par de aceleración y del tiempo de arranque; depende solamente del momento de inercia total y del cuadrado de la velocidad de rotación final. De forma contraria a como ocurre con el arranque bajo un par resistente, no se puede influenciar modificando la característica del par motor de la máquina. En el diagrama se ha representado, para el caso especial de que sean constantes el par de aceleración y el par motor. En forma de una superficie determinada por la potencia P y el tiempo t, la distribución del trabajo útil o de aceleración (A b) y el trabajo de pérdidas en el rotor (Av2).

ARRANQUE SUBDIVIDIDO Si se modifica la velocidad de rotación de sincronismo, variarán las pérdidas con el cuadrado de la velocidad de rotación mencionada. Así resulta la posibilidad de reducir las pérdidas en el arranque dividiendo un arranque hasta una velocidad de rotación de sincronismo n, en el arranque a una velocidad de sincronismo inferior n 2 y una aceleración inmediata de n 2 a n, (en la práctica se puede lograr modificando la frecuencia o conmutando los polos). Los trabajos de pérdidas mínimos resultan cuando: n2= ½ n Este método se utiliza para accionar grandes masas de inercia, como sucede, par ejemplo, con las centrífugas de azúcar. Si se desprecia la corriente magnetizante, para el trabajo de pérdidas en el estator éste resulta:



Donde:

   

: Trabajo de pérdidas en el estator : Resistencia del estator



: Trabajo de pérdidas en el rotor; : Resistencia del rotor

ARRANQUE DEL MOTORES TRIFÁSICOS CON ROTOR DE ANILLOS ROZANTES

Al tratarse de motores con rotor de anillos rozantes y resistencia de arranque, la dificultad de la operación de arranque, según VDE 0660, y por lo tanto el par motor medio durante dicho proceso, se distingue de la siguiente forma:

        

Dificultad de arranque: Arranque a media carga 0,7; Arranque de ventiladores ventiladores 1,0; Arranque a plena carga carga 1,4; Arranque pesado 2,0 El mayor par motor que puede ajustarse es el máximo del arranque, si éste es lo suficientemente elevado, al par medio durante el arranque, puede alcanzar, por ejemplo, un valor comprendido entre 2 y 2,5 veces el nominal siendo la intensidad media en el arranque de 3 a Ing. Alberto Egea

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3,8 veces la intensidad nominal. En estos casos se deberá consultar. Habrá que actuar sobre la resistencia de arranque de forma que las crestas del par motor y de la intensidad de la corriente sean reducidas. La intensidad en el rotor que se establece durante el arranque es aproximadamente proporcional al par de arranque originado, y determina la magnitud de la resistencia de arranque.

1.6.

FRENADO E INVERSIÓN DE MARCHA

Al frenar, el par de desaceleración es igual al par motor más el par resistente. Tomando un par medio de desaceleración, el tiempo de frenado desde n = nb hasta n = 0 es aproximadamente:



Donde: : Tiempo de frenado en segundos. : Velocidad de rotación de servicio en rpm

     

: Momento de inercia en kgm2 : Par medio de desaceleración en Nm

La magnitud y el transcurso del par motor dependen del método de frenado fr enado que se aplique. Existen los siguientes métodos de frenado: frenado mecánico. frenado por contracorriente. frenado por inyección de corriente continua. frenado regenerativo (hipersincrónico). (hipersincrónico). En el frenado mecánico; mecánico; el motor no queda sometido a solicitación alguna. El frenado por contracorriente; contracorriente; se consigue conmutando dos fases de la acometida; al alcanzar la velocidad de rotación el valor cero, es preciso desconectar la acometida, de ser posible, de forma automática (aparato de vigilancia de frenado). El par medio de frenado del motor se encuentra, aproximadamente, a la altura de la magnitud del par de arranque en los motores con rotor de jaula de ardilla. La solicitación térmica del motor equivale al doble o al triple de la correspondiente al arranque. Por este motivo cuando los tiempos de frenado sean superiores a 5 segundos habrá que consultar para determinar el calentamiento del motor. Igualmente habrá que verificar los cálculos cuando se repitan las operaciones de frenado en intervalos reducidos (Véase apartado "Tipos de Servicio") Tratándose de motores con rotor de anillos rozantes, la conexión de las resistencias en el circuito del rotor modifica la curva representativa de los pares y con ello el tiempo de frenado. Con una resistencia exterior conectada en el circuito del rotor, del orden de 1,5 k, el momento de frenado es aproximadamente igual al par nominal. La característica del rotor k está dada por:    

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

Donde: : Tensión del rotor en reposo, en V : Intensidad del rotor en servicio nominal, en A

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

     

El deslizamiento desarrollando el par nominal y el deslizamiento con el par máximo, crecen proporcionalmente con la resistencia total del rotar y la resistencia exterior incorporada. El calor por pérdidas en el motor, y, por tanto, su calentamiento decrecen en proporción inversa con la resistencia total. La resistencia exterior tiene que absorber un calor de pérdidas proporcional a la relación existente entre su resistencia y la total. Para establecer el frenado por corriente continua de motores con rotor de jaula de ardilla .o con rotor de anillos rozantes, es necesario desconectar de la red el estator y excitar con corriente continua a tensión reducida, La curva aproximada representativa de los de frenado se consigue sustituyendo, en la curva del par motor, la división del eje de las abscisas correspondientes a la velocidad de rotación n por la velocidad de frenado nb = ns  – n. Para un mismo efecto de frenado, los factores de conversión para calcular la corriente continua en las conexiones indicadas están escalonadas de la siguiente forma:

La corriente continua de frenado para los motores con rotor jaula de ardilla se calcula de la siguiente forma:

                

     





      

Donde:



     

: Corriente continua de frenado en A : Factor de la conexión de frenado : Valor por fases de la intensidad de arranque en A. Para conexión : Momento de inercia total del motor y de la máquina accionada (referido al eje del motor) en kgm 2 : Velocidad de rotación nominal en rpm : Tiempo de frenado en segundos (Debido a la solicitación térmica se admite como valor límite tB < 10 segundos) : Par resistente de la máquina accionada en Nm : Par de arranque en Nm : Factor para el par medio de frenado (Valores a consultar al fabricante)

La corriente continua de frenado en motores de rotor r otor bobinado y anillos rozantes se puede establecer de la siguiente forma:

Donde:

: Corriente continua de frenado en A : Factor de la conexión de frenado : Intensidad nominal estatórica en A (Valor por fase)

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Las resistencias en serie con el rotor tienen que estar en este caso conectadas. Se podrán utilizar resistencias de arranque existentes, pero para conocer con exactitud el momento de frenado que se va a alcanzar es preciso consultar. En este caso, habrá que dar a conocer los datos relativos al motor ya la resistencia de arranque. Estando caliente la máquina, la tensión continua de frenado U gl a considerar es la siguiente:

             

En caliente (al medir la resistencia de una fase del devanado a la temperatura de servicio) En frio (al medir la resistencia en una fase del devanado en frio)



Donde:





: Tensión continua de frenado. : Corriente continua de frenado en A (En caliente): Resistencia de fase a la temperatura de servicio en Ω (En frio): Resistencia de fase a 20°C en Ω : Factor de la conexión de frenado. C es la relación que hay entre la resistencia total y la resistencia de fase.

El factor C en las diversas conexiones de frenado es la relación que hay entre la resistencia total y la resistencia de fase. Frenado hipersincrónico (regenerativo); (regenerativo); esta clase de frenado resulta en los motores de polos conmutables al conmutar a otra velocidad de rotación inferior. El frenado a valor cero no es posible. El par máximo es muy superior al que se presenta durante la operación de arranque. La solicitación térmica del motor, con una relación de la velocidad de rotación de 1: 2, resulta aproximadamente igual que al arrancar a la velocidad de rotación inferior. Ante cualquier consulta sobre los procesos de frenado y de inversión de marcha, se deberá indicar lo siguiente: 1. Tipo de máquina accionada y lugar de montaje. 2. Potencia de accionamiento y velocidad de rotación nominal de la máquina accionada. 3. Velocidad de rotación proyectada para el motor. 4. Par resistente de la máquina accionada en dependencia dependencia de la velocidad de rotación. 5. Momento de inercia de la máquina relacionada con indicación de la velocidad de rotación de referencia, o referida a la velocidad de rotación del motor. 6. Número y forma de los procesos de frenado y de inversión i nversión de marcha en un determinado período. 7. Duración de la conexión. Si se trata de motores de polos conmutables, los datos se indicarán i ndicarán para cada velocidad de rotación.

FRENADO POR ELECTROFRENO El electrofreno consiste en una rueda o disco metálico, cuyo eje coincide con el del motor que se ha de frenar y sobre el cual funcionan una o dos zapatas metálicas, recubiertas de fieltro o amianto por su parte interior, con el objeto de conseguir una buena fricción, sin resbalamiento, sobre la rueda de freno; las dos zapatas están sometidas a la tensión mecánica de un conjunto de muelles. El accionamiento del freno propiamente dicho se realiza por medio de un electroimán, de corriente continua o alterna; en los motores trifásicos asíncronos se emplean generalmente electroimanes de corriente alterna (monofásicos o trifásicos). La armadura del electroimán es mecánicamente solidaria con las zapatas del freno. El funcionamiento del electrofreno es como sigue: cuando el electroimán de accionamiento del freno está desexcitado, los muelles antagonistas del freno mantienen a las zapatas sobre la rueda de freno. Ing. Alberto Egea

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Cuando el motor se pone en marcha, queda también alimentado el electroimán, que atrae su armadura, venciendo la tensión mecánica de los muelles del freno, y las zapatas se separan de la rueda de freno. Cuando el motor para durante su funcionamiento normal o a causa de una sobrecarga, se desexcita también el electroimán del freno y actúan los muelles antagónicos que juntan las zapatas sobre la rueda de freno, con lo que se obtiene un enérgico par de frenado y el motor para rápidamente. Es decir, que la aplicación del electrofreno es mecánica, puesto que se realiza por medio de los muelles antagónicos, mientras que el desenganche del freno es electromagnético, ya que se realiza por medio del electroimán de freno. Además de los electrofrenos de zapatas, como el que acabamos de describir, se construyen también electrofrenos de discos, que se montan directamente sobre un escudo frontal del motor. Los electrofrenos se emplean para motores de hasta 300 kW. Para potencias mayores de 300 kW se utilizan los motores-freno, de construcción semejante a la de los motores trifásicos asíncronos, con rotar en cortocircuito. El rotar del motor-freno gira determinado ángulo, limitado por topes fijos o elásticos. Tienen la ventaja' de que el par de frenado es casi constante. Los electrofrenos se emplean en los siguientes casos: para decelerar la máquina accionada con más rapidez que durante la marcha con par de frenado normal para disminuir los tiempos muertos o secundarios (por ejemplo, en máquina herramientas) para parar la máquina accionada en cualquier posición (mecanismos elevadores) para ajustar la velocidad del motor a valores muy bajos, dentro de un tiempo mínimo en el caso de una frecuencia elevada de frenado, para descargar al motor del calor disipado, cuando está frenado eléctricamente. Los inconvenientes generales, comunes a todos los electrofrenos son: se necesitan dispositivos adicionales mecánicos y eléctricos. frenado excesivamente brusco mucho desgaste. En la figura 1 se representa el esquema de un equipo sencillo para el arranque directo de un motor, con electrofreno. Con el contactar abierto, las zapatas de freno oprimen la rueda de freno, ya que el electroimán de freno no actúa; en estas condiciones, el motor queda totalmente bloqueado. Cuando se cierra el contactar del motor, actúa simultáneamente el electroimán de freno separando las zapatas, con lo que el motor queda desbloqueado y el motor inicia su funcionamiento normal. Como puede apreciarse, el electrofreno está conectado en paralelo con el motor que debe frenarse. 

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El inconveniente del dispositivo anterior, es que el motor queda bloqueado cuando está parado. Mediante la instalación de un contactor especial para el electrofreno puede conseguirse, a voluntad, que el motor quede desbloqueado cuando la máquina accionada está en reposo. El equipo correspondiente se representa en la figura 2 y se utiliza, sobre todo en los equipos eléctricos para máquinas herramientas. En funcionamiento normal, se acciona el pulsador b1 del contactar el del motor; como consecuencia, se cierra su contacto c1/7-8, a través del cual se alimenta la bobina del contactar c2 de frenado, con lo cual, se cierra el contacto de auto alimentación c2/6-7. Ahora, aunque se suelte el pulsador b1, los contactos c1/7-8 y c2/6-7, permiten que los contactores c1 y c2 permanezcan conectados. Cuando se acciona el pulsador de paro b0, ambos contactores quedan desconectados, con lo que actúan las zapatas de freno y el motor queda bloqueado. Si estando el motor en reposo, se pretende desbloquearlo, basta con accionar el pulsador b2, con lo que entra en funcionamiento funcionamiento el contactar de frenado c2, autoalimentado por su contacto c2/6-7; evidentemente, el contactar del motor c1, no queda conectado con esta maniobra. Para desexcitar el electrofreno y provocar el bloqueo del motor, basta con accionar el pulsador de paro b0. b 0. Los sistemas de frenado reseñados anteriormente, son válidos también para motores con dos sentidos de giro.

FRENADO A CONTRACORRIENTE El sentido de giro del rotor, de un motor asíncrono trifásico, se determina por el sentido del campo magnético giratorio. Cuando el motor está funcionando en un sentido de giro determinado a la velocidad de régimen, si se invierten las conexiones de dos de los conductores de fase del estator, el sentido del campo giratorio es opuesto al sentido de giro del motor y el deslizamiento resulta superior a la unidad. Esta circunstancia provoca un enérgico par de frenado, ya que el campo giratorio tiende a arrastrar al motor en sentido contrario al de su marcha. Como el frenado a contracorriente se opone a la inercia de la carga, este sistema puede emplearse eficazmente para conseguir rápidas deceleraciones de motores que arrastren cargas de inercia (por ejemplo, en máquinas herramientas). En cambio, como el par de frenado a contracorriente decrece con un aumento de la velocidad, este sistema de frenado no puede utilizarse en máquinas elevadoras (grúas, montacargas, etc.) En el frenado a contracorriente, la intensidad de corriente es muy elevada (muchas veces, superior a la de la corriente de arranque), y la energía que la carga suministra al motor no se comunica a la línea sino que constituye una pérdida que debe disipar el propio motor por lo que en los motores en que deba aplicarse Ing. Alberto Egea

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este procedimiento de frenado deberán tenerse en cuenta estas circunstancias, sobre todo, desde el punto de vista de la eliminación eli minación de la energía térmica producida.

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En la figura 3 se representa el esquema de un equipo de frenado, constituido por un circuito de potencia y varios circuitos de mando. Las resistencias en el circuito de frenado (véase el circuito de potencia) sirven para limitar la intensidad de la corriente de frenado; en los motores de pequeña potencia, no resultan necesarias. El mayor problema existente en el frenado a contracorriente es que, una vez alcanzado el estado de reposo, el motor pase a funcionar en sentido contrario. Para que esto no suceda, en el instante de la inversión del sentido de giro, el motor debe desconectarse de la línea, para lo que se han ideado diferentes dispositivos; los circuitos de mando de la figura 3 representan cuatro soluciones a este problema. En todos los casos, el fin del proceso de frenado debe obtenerse para una velocidad tan próxima a cero como sea posible (como máximo de 100 a 200 r.p.m.). Variante 1 (figura 3a): Para poner en marcha el motor se acciona el pulsador b1 , con lo que queda alimentado el contactar de marcha el, que abre su contacto de apertura situado en el circuito de frenado y cierra el contacto temporizado, con retardo en la apertura, situado en este mismo circuito. Cuando se acciona el pulsador de para b0, se desexcita el contactar de marcha c1 y entra en funcionamiento el contactar de frenado c2 que actúa, mientras permanece cerrado el contacto temporizado c1; cuando ha transcurrido el tiempo establecido, este contacto se abre (puesto que su contactar el está desconectado) y termina de esta forma el proceso de frenado, parándose el motor; el contactar de frenado c2 enclava el contactar c1 por medio de un contacto de apertura c2, situado en su circuito, de forma que el motor no se puede poner en marcha mientras dura el proceso de frenado. Como puede apreciarse, se trata de un sistema cronométrico de frenado, ya que el contacto de c1 se temporiza a la apertura, de acuerdo con un tiempo predeterminado; este sistema es válido cuando la carga que ha de soportar el motor es prácticamente constante. Variante 2 (figura 3b): Es un sistema cronométrico semejante al anterior, pero más perfeccionado, ya que pueden realizarse dos tipos de parada del motor: Parada con efecto de frenado: accionando el pulsador b2. Parada sin efecto de frenado: accionando el pulsador b1. Variante 3 (figura 58c): Se trata de un sistema acelero métrico, ya que como dispositivo protector contra la inversión de giro, se emplea un relé centrífugo, alimentado mediante un contacto d1 , accionado por la fuerza centrífuga y cerrado cuando el motor se para. Este montaje permite las paradas con y sin efecto de frenado (o sea, como la variante 2). Cuando el motor está parado, no actúa la fuerza centrífuga sobre el contacto d1 y éste queda abierto, por lo que en el esquema está representado en esta posición. Cuando el motor comienza a girar, se cierra el contacto d1. Para la parada con efecto de frenado, se acciona el pulsador b2; el contactor de frenado c2 queda alimentado. El motor inicia su proceso de frenado y cuando la velocidad ha descendido hasta un cierto valor (por ejemplo, 100 r.p.m.), el contacto d1 se abre, abriendo también el circuito del contactar de frenado c1. Este procedimiento es aplicable a motores con cargas variables, ya que el proceso de frenado no depende directamente del tiempo, sino de un valor determinado de la velocidad. Variante 4 (figura 3d): Es un sistema cronométrico, en el que la temporización se obtiene por el tiempo de descarga de un condensador sobre un relé. Durante el régimen de marcha normal del motor, el condensador se carga a través del diodo rectificador. Cuando se acciona el pulsador de paro b0, el condensador se descarga sobre el relé d1, que cierra un contacto d l situado en el circuito de frenado, con lo que el contactar de frenado c2 queda alimentado, mientras dura la descarga del condensador C sobre el relé d1 : cuando cesa esta descarga, el contactor de frenado C2 de desexcita y el motor se para. La temporización (es decir, el tiempo de descarga del condensador), se regula mediante la resistencia variable r4, situada en el circuito de descarga. Existen también los correspondientes enclavamientos, enclavamientos, es decir: Mientras actúa el contactor de marcha el, no puede actuar el contactor de frenado c2, ni el relé d1. Mientras actúa el contactor de frenado c2, no puede actuar el contactor de marcha c2, es decir que, durante el proceso de frenado, un accionamiento equivocado del pulsador de mar cha b1, no tiene consecuencias.  

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FRENADO POR INYECCIÓN DE CORRIENTE CONTINUA Este procedimiento consiste en separar el motor de la red y conectar inmediatamente dos bornes del estator a una fuente de corriente continua. En estas condiciones, el rotor gira con relación a un campo magnético fijo y su deslizamiento crea un par de frenado, semejante al producido durante un funcionamiento trifásico. Particularmente, se puede decir que este par pasa por un valor máximo para un deslizamiento de 0,8, lo que quiere decir, para una velocidad próxima a 0,2 del valor nominal. Para un deslizamiento dado, el par puede regularse en cierta medida, modificando la intensidad de corriente absorbida. Por esta razón, la tensión continua de alimentación ha de ser siempre muy baja y determinada únicamente por la resistencia de los devanados estatóricos que debe atravesar la corriente continua, y que siempre tiene un valor bajo. Generalmente, la fuente de alimentación es la propia red de corriente alterna, a través de un transformador reductor y de un equipo rectificador de muy baja tensión. Este sistema de frenado resulta muy eficaz, ya que es de acción suave y rápida al mismo tiempo, por ser al principio algo más reducido al par de frenado que en el sistema a contracorriente y alcanzarse el valor máximo en la segunda mitad del periodo de frenado bajando al final bruscamente a cero. Sobre el sistema de frenado a contracorriente tiene la ventaja, anteriormente citada, de un par de frenado nulo en la parada; por consiguiente, no debe tomarse ninguna precaución para impedir la inversión de marcha mar cha de la máquina accionada. Su principal inconveniente es que se precisa un mayor gasto en los accesorios que constituyen el equipo. El valor de la corriente de frenado está generalmente comprendido entre 1,3 y 1,8 del valor de la corriente nominal del motor. La figura 4 representa el esquema de un equipo eléctrico de frenado por inyección de corriente continua, cuando se trata de un motor con un solo sentido de giro. Los rectificadores están alimentados desde la propia red de corriente alterna, y conectados en puente trifásico. La puesta en marcha normal del motor se realiza por accionamiento del pulsador de marcha b1, con lo que entra en funcionamiento el contactor c1; después de soltar el pulsador b1, este contactor queda alimentado a través del correspondiente contacto contacto de auto alimentación c1; al mismo tiempo se abre el contacto de apertura c1, situado en el circuito de frenado, con lo que se evita un frenado intempestivo durante el funcionamiento de marcha normal. Finalmente, se cierra el contacto temporizado a la apertura el también situado en el circuito de frenado.

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Para parar el motor se acciona el pulsador de paro b0, con lo que el contactor c1 se desexcita y abre sus contactos principales; al propio tiempo, se cierra el contactor c1, situado en el circuito de frenado, mientras que el contactor temporizado c1 se mantiene cerrado durante cierto tiempo (temporización a la apertura). Con esto, queda alimentado el contactar de frenado c2; se cierran los contactos principales de este contactar con lo que se inyecta en el estator del motor, la corriente continua procedente del equipo de rectificadores D. El efecto de frenado dura mientras permanece cerrado el contacto temporizado el del circuito de frenado; al final de la temporización, este contacto se abre, poniendo fin al régimen de frenado del motor, ya que queda abierto el circuito de frenado. El procedimiento de frenado por inyección de corriente continua se puede aplicar también a motores con dos sentidos de giro. En este caso, se utiliza el esquema de la figura 5, que no precisa de explicación. Solamente hay que tener en cuenta que, esta vez, hay dos relés temporizados, uno para cada sentido de giro. Por lo demás, con el examen del esquema se puede comprender fácilmente el funcionamiento de este equipo de frenado.

1.7.

EMPLEO DE MOTORES TRIFÁSICOS COMO MONOFÁSICOS

Bajo circunstancias especiales se pueden utilizar los motores trifásicos como motores monofásicos siendo Estos casos los siguientes: A modo de motor de aceleración sin condensador. Estos motores no arrancan por sí mismos sino que tienen que ser acelerados a mano. La potencia como motor monofásico es aproximadamente el 60% de la correspondiente al motor trifásico. Esta clase de servicio se utiliza muy raras veces en la práctica. A modo de motor con condensador, provisto de condensador para servicio permanente; conexión según los diagramas indicados en las figuras siguientes. La potencia como motor monofásico oscila aproximadamente entre el 70 y 80% de la correspondiente al motor trifásico, y el par de arranque entre el 25 y 35% del par nominal en servicio monofásico. m onofásico. 

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En las conexiones 1 y 2 los condensadores tienen que estar diseñados para una tensión de servicio continuo de 1.15 x la tensión de la red (en una red de 220V. el diseño como mínimo para 250V). En la conexión 3 el tamaño del condensador necesario para la misma potencia nominal del motor y la misma tensión de la red es igual a la mitad del necesario en las conexiones 1 y 2. El condensador tendrá que estar diseñado para una tensión en servicio continuo de 1.35 por la tensión de la red; en una red de 220V resulta 320V y servicio continuo. continuo. El empleo de motores trifásicos con condensador para servicio continuo en régimen monofásico solo resulta conveniente (debido al costo del condensador) para potencias monofásicas hasta 2kW. Para otras tensiones de la red se modificará el tamaño del condensador en relación inversa con el cuadro de la tensión de la red. Dado el reducido par de arranque con que se cuenta y las deficientes propiedades de aceleración (puntos de interrupción) que presentan estos motores resultan solamente adecuados para accionar ventiladores y otras máquinas que arranquen sin carga. La capacidad necesaria para el motor trifásico funcionando en régimen monofásico con condensador diseñado para servicio continuo a 220V en las conexiones 1 y 2 de la figura anterior se detallan en el gráfico.

1.8.

CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS

FORMAS CONSTRUCTIVAS (DIN IEC 34)

Los motores se suministran en la forma constructiva básica IMB3, así como en otras. Las ejecuciones posibles para un tipo de motor determinado pueden tomarse de la tabla de selección "Formas Constructivas”.

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TIPOS DE SERVICIO (VDE 0530) Los motores descriptos en catálogo, están diseñados y son aptos para servicio continuo S1. Una gran cantidad de motores serán accionados y puestos en marcha bajo condiciones de servicio distintas a las de servicio continuo. Dado que el aprovechamiento de potencia en estos casos difiere mucho de la potencia en servicio continuo, se necesita, para el cálculo y dimensionamiento correcto, una exacta descripción del tipo de Servicio. La cantidad de tipos de servicio posibles es prácticamente ilimitada. Debido a esto la VDE 0530, a fin de facilitar el entendimiento entre el usuario y el fabricante, ha incluido y clasificado todas aquellas posibles variantes en tipos de servicio, en ocho tipos principales. pri ncipales. S1: Servicio continuo

S1

Es la operación a carga constante de suficiente duración para que se alcance el equilibrio térmico. Característica: Característica: Definida por la potencia

S2: Servicio de corta duración Es la operación a carga constante durante un tiempo determinado menor que el requerido para alcanzar el equilibrio térmico seguido de una pausa de suficiente duración que permita restablecer la igualdad de temperatura del medio refrigerante con una desviación no mayor a 2K. Característica: Definida por la duración del servicio y la potencia. .ej.S2:20min. 15kW .

S2

S3: Servicio intermitente sin influencia del arranque Es la operación constituida por una secuencia de ciclos idénticos en que cada uno de ellos incluye un tiempo de operación a carga constante y una pausa, donde la corriente de arranque no influye marcada mente en el calentamiento. Característica: Característica: Definida por la duración de la conexión y la duración del ciclo y la potencia. p.ej. 53: 15 min/60 min, 20kW; o definida por la duración relativa de la conexión tr en por ciento y la duración del ciclo. p.ej. 53: 25%,60 min, 20 kW. La indicación de la duración del ciclo puede ser prescindida cuando ésta es de 10 min.

S3

S4: Servicio intermitente con influencia del arranque.

S4

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Es la operación constituida por una secuencia de ciclos idénticos, en que cada uno de ellos incluye un tiempo de arranque, un tiempo de operación a carga constante y una pausa. Característica: Definida por la duración relativa de la conexión en por ciento cantidad de arranque por hora y la potencia. p.ej. 54: 40%, 520 arranques, 30 kW. Adicionalmente se indicarán el momento de inercia y el par resistente durante el arranque.

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S5: Servicio intermitente con influencia del arranque y del frenado eléctrico

S5

Es la operación constituida por una secuencia de ciclos idénticos, en que cada uno de ellos incluye un tiempo de arranque, un tiempo de operación a carga constante, un tiempo de frenado eléctrico rápido y una pausa. Característica: Similar al S4, con el agregado del tipo de frenado. p.ej. 55: 30%, 250 ciclos por hora, frenado por contracorriente, 50 kW. Adicionalmente se indicará el momento de inercia y par resistente durante el arranque y el frenado.

S6

S6: Servicio continuo con carga intermitente. Es la operación constituida por una secuencia de ciclos idénticos, en que cada uno de ellos incluye un tiempo de operación en vacío. No se establece, para este tipo de servicio, ninguna pausa. Característica: similar al S3; p.ej. S6: 30%, 40 min 85 kW.

S7

S7: Servicio ininterrumpido con arranque y frenado eléctrico. Es la operación constituida por una secuencia de ciclos idénticos, en que cada uno de ellos incluye un tiempo de arranque, un tiempo de operación a carga constante y un tiempo de frenado eléctrico rápido. No se establece, para este tipo de servicio, ninguna pausa. Característica: Similar al S5; sin el agregado de tr; p.ej. S7: 12 kW, 500 inversiones de marcha por hora. Adicionalmente se indicará el momento de inercia y par resistente durante el arranque y el frenado.

S8

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S8: Servicio ininterrumpido con cambios periódicos de velocidad. Es la operación constituida por una secuencia de ciclos idénticos, en que cada uno de ellos incluye un tiempo de operación bajo carga constante a una velocidad determinada, seguido por uno o más tiempos de operación bajo carga constante, de valores distintos entre sr, y que corresponden a otras velocidades de rotación. Característica: y valores adicionales similares al S5 pero considerados para cada velocidad.

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Abreviaturas utilizadas en los diagramas correspondientes a los tipos de servicio: P = Potencia; Potencia ; Pv = Potencia de Pérdidas; n = Velocidad de rotación; ϑ = Temperatura; ϑ máx. = Temperatura Temperatur a máxima; t = Tiempo; tA = Tiempo de arranque; tst = Tiempo Tiempo de parada; ts = Duración del ciclo; tr = Duración relativa de la conexión (Dada también en %); tB = Tiempo de servicio con carga; tBr = Tiempo de frenado; frenado; tI = Tiempo de servicio en vacío.

Potencia media Una de las desviaciones más frecuentes con respecto a los tipos de servicio definidos por VDE 0530, es que la l a potencia requerida durante el tiempo de carga no es constante. Debido a ello, la potencia P (Intensidad I, Par M) se puede calcular a través de la potencia media Pmi (Intensidad Imi, Par M mi). Ella es el valor medio cuadrático de cada una de las cargas. El valor máximo de par que de aquí  resulte, no debe superar el 80% del par máximo. Cuanto mayor sea la diferencia entre la mayor potencia necesaria y la menor potencia por encima del Factor 2, mayor será la inexactitud de la potencia media; por eso se deberá calcular calcular con el valor medio de la intensidad. Este cálculo del valor medio en el tipo de servicio S2, no es posible.

Los tipos de servicios S1 hasta S8 cubren muchos de los casos de aplicación que se presentan en la práctica. Si la carga real difiere de la de los tipos de servicio representados, se deberá informar una exacta característica del ciclo de trabajo, o un tipo de servicio, que represente una carga tal, que sea similar a la que se presenta durante el servicio.

SEPARACIÓN POR GRUPOS Para un mejor análisis de los tipos de servicio se los ha dividido en dos grupos: Tipos de servicio. que por encima del servicio continuo S1 permiten un aumento de potencia: S2. S3. S6. Tipos de servicio que por encima del servicio continuo S1 exigen una reducción de potencia: S4. S5. S7. S8.

TIPOS DE SERVICIO S2, S3, S6 Potencia mecánica total (Pmech): (Pmech): Para los tres tipos de servicio S2. S3. S6 la potencia se ve limitada por las siguientes consideraciones según VDE: "Motores polifásicos de inducción deben soportar durante 15s a tensión y frecuencia nominal una sobrecarga de hasta 6 veces el par nominal independientemente del tipo de servicio y su ejecución". Dado que los datos del catálogo consideran una tolerancia del 10% el par máximo MK debe mantener con el nuevo valor máximo de par Mmáx la siguiente relación:



Donde: : Par máximo de catálogo. : Par máximo en carga.

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 

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Esta condición permite a través de los datos del catálogo formular la Potencia mecánica de la siguiente forma:



Donde: : Potencia mecánica total.



     

: Par máximo de catálogo.

: Par nominal.



: Potencia nominal.

Servicio de corta duración S2: Dado que en el servicio de corta duración el calentamiento en servicio continuo correspondiente a la potencia del motor requerida no será alcanzada y el aumento del calentamiento se ve representado por una función exponencial la potencia térmica máxima en función del tiempo de servicio en carga tB (min) se calcula a través de la siguiente fórmula:



Donde: : Potencia térmica máxima : Constante de tiempo térmica

                   





: Potencia nominal. : Tiempo de servicio con carga : Relación de pérdidas equivalentes vacío/carga

Si la fórmula [2] permite una mayor potencia que la obtenida por la fórmula [1] se puede, por ejemplo, para el caso de los motores Siemens 1 LA tamaño constructivo ≤ 160 a través de un devanado especial, aumentar el par máximo (Mk) quedando fórmula [1] hasta Pmax ≈ 1.5 PN (para aislación clase B) sin efecto; la fórmula (2) queda por lo tanto invariable. La aislación clase F aumenta la potencia nominal en la fórmula [2] en 15% para los motores 1 LA tamaño constructivo ≤ 160; y en un 10% para los motores 1 LA con tamaño constructivo ≥ 180; en la fórmula [1] no tiene ninguna influencia. El tiempo necesario hasta que el motor pueda ser reconectado nuevamente (Enfriamiento hasta 2K sobre temperatura) representa para un aprovechamiento total de Pth aproximadamente once veces la constante de tiempo de calentamiento: tst = 11T. Servicio intermitente sin influencia del arranque S3: Un motor diseñado para servicio continuo y destinado para servicio intermitente puede durante el tiempo de servicio en carga t B 10 min, se debe consultar al fabricante. Servicio continuo con carga intermitente S6: Al igual que para el servicio S3 en el Servicio S6, también el motor refrigera durante el tiempo de servicio en vacío tL, pero la intensidad de vacío evita el enfriamiento a Ing. Alberto Egea

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valores de la temperatura del medio refrigerante. Lo dicho anteriormente se representa por la fórmula siguiente:





Donde: : Potencia térmica máxima

      

: Potencia nominal.

: Relación relativa de la conexión

Dado que el motor en Servicio S6, a través del calentamiento en vacío se aumenta a un nivel de temperatura superior al del medio refrigerante, se puede solamente trabajar con t B < 2T. La fórmula [1] no puede ser utilizada para motores con devanados anormales, dado que un incremento del par máximo (M K) conduciría a un incremento de la intensidad de vacío y por consiguiente a un incremento innecesario de la temperatura. La aislación en clase F, aumenta la potencia en la fórmula [4] para, por ejemplo, motores de la serie 1 LA en aprox. 10%. Al igual que para servicio S3, para una duración del ciclo ts > 10 min se deberá consultar con el fabricante.

TIPOS DE SERVICIO S4, S5, S7, S8 Para el cálculo de estos tipos de servicios se parte de la l a frecuencia de maniobras en vacío Zo. La cantidad de maniobras permisibles Z puede ser analizada y desarrollada a través de los factores de reducción del momento de inercia, del par resistente y de la carga. Los momentos de inercia externos son contemplados por el Factor de inercia FI de la siguiente manera:





           

: Momento de inercia del motor : Suma de los momentos de inercia externos Donde: : Factor de inercia Para el caso en que se presenten velocidades de rotación diferentes, los momentos de inercia de las máquinas accionadas deben ser calculados y referidos a la velocidad del motor.



Donde:

: Suma de los momentos de inercia externos : momento de inercia



: Velocidad del motor : Velocidad

    

El factor del par resistente kr tiene en cuenta durante el tiempo de arranque ar ranque el par de la carga existente.



Donde: : Factor del par resistente : Par medio del motor durante el arranque



: Par medio de la carga durante el arranque

Para el caso en que se presenten velocidades de rotación diferentes, los pares de la carga de las máquinas accionadas deben ser calculados y referidos a la velocidad del motor:



Donde:

           

: Par medio de la carga durante el arranque : Rendimiento del accionamiento

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

: Velocidad : Velocidad nominal del motor

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El factor de par resistente se debe tener en cuenta solamente para el caso de conexiones en el arranque. En el caso de inversión de marcha, el trabajo de pérdidas en el rotor durante el período de arranque se ve, a través del par de la carga, aumentado; en el período de frenado, por el contrario se ve reducido. Estas influencias prácticamente se anulan, de tal manera que en este caso kr = 1. En el caso que kr < 0,5, se debe consultar al fabricante, dado que debido al calentamiento puede ser permisible un solo arranque. La carga durante la duración del servicio está contemplada por el factor de carga.



Donde:

           



: Factor de carga : Potencia nominal. : Relación de pérdidas equivalentes vacío/carga



: Potencia absorbida : Duración relativa de la conexión : Relación de entrega de calor refrigerado/no refrigerado

Para curvas características de la carga ya conocidas, una exacta calculación es posible, cuando se pueda reemplazar P/PN por I/IN. Para todas aquellas características con carga variable, se deberá prever un cálculo con Imi/IN reemplazando a Pmi/PN Servicio intermitente con influencia del arranque S4: Debido a que el frenado del motor no afecta al calentamiento del motor, p. ejemplo en el frenado mecánico, la frecuencia de maniobra en vacío Zo se reemplaza por la frecuencia de arranque en vacío, de la siguiente forma: ZA = β. Z o. β depende del tipo de motor. Por ejemplo en los motores Siemens 1 LA con tamaño constructivo ≤ 160, β vale 2,5 y para motores 1 LA con tamaño constructivo ≥180, β vale 2,3. La cantidad máxima de maniobras para el servicio S4 S4 se deduce de la siguiente forma: Donde:



: Cantidad máxima de maniobras : Factor de inercia



      

: Frecuencia de arranques en vacío : Factor de carga



: Factor del par resistente

Servicio intermitente con influencia del arranque y del frenado eléctrico S5: La cantidad máxima de maniobras se calcula de la siguiente forma:



Donde: : Cantidad máxima de maniobras : Factor de carga



      

: Frecuencia de maniobras en vacío



: Factor de inercia

Factor f : Una vez producido el frenado eléctrico por intermedio de un frenado por contracorriente, se establece f = 1. Para un frenado por corriente continua, en los motores 1 LA con tamaño constructivo ≤ 160, f=1,6 Y para los motores 1 LA con tamaño constructivo ≥180, f = 1,2 Servicio ininterrumpido con arranque y frenado eléctrico S7: El tipo de servicio S7 se calcula en forma similar al tipo de servicio servi cio S5.

 

Donde: : Cantidad máxima de maniobras : Factor de inercia



      

: Frecuencia de maniobras en vacío : Factor de carga

El factor de carga kL, para tr= 1 (100%) se reduce a: Donde: : Factor de carga



: Potencia nominal.



    

: Potencia absorbida

Servicio ininterrumpido con cambios periódicos de velocidad S8: El cálculo de este tipo de servicio es posible solamente bajo consulta específica al fabricante. Ing. Alberto Egea

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

CLASES DE PROTECCIÓN Los motores se suministran dotados de las siguientes clases de protección indicadas en la tabla. En dependencia de las condiciones condiciones de servicio y de las propias del medio ambiente, se elegirá una clase de protección apropiada para impedir las siguientes influencias: El efecto perjudicial del agua, de los cuerpos extraños y el polvo; al contacto con las partes internas del motor en rotación o con aquellas que se encuentren bajo tensión. Las clases de protección de los motores trifásicos se indican con unos símbolos que constan de dos letras y de dos cifras, y en algunos casos de otra letra adicional siendo éstas las siguientes: IP (lnternational Protection) letras características para las clases de protección contra la entrada de cuerpos extraños y del agua. 0 al 6 Primera Pri mera cifra de la clase de protección contra contactos y entrada de cuerpos extraños. 0 al 8 Segunda cifra de la clase de protección contra la entrada de agua. W, S y M Letras características adicionales adicionales para las clases de protección especiales. 

  

CLASES DE PROTECCIÓN ESPECIALES W para máquinas con protección para uso a la intemperie: La letra característica adicional W debe intercalarse entre IP y las dos cifras. Ejemplo: IPW54. Esta protección es válida para "su utilización bajo condiciones climáticas establecidas y con protecciones especiales adicionales". S y R para protección contra agua: Para ejecuciones especiales (como por ejemplo máquinas abiertas y con circulación de aire ubicadas sobre la cubierta de un barco, cuyas aberturas para la entrada y salida del aire durante su parada, se encuentran cerradas) después de la cifra característica puede colocarse una letra, que indique la protección contra entrada perjudicial del agua cuando la máquina se encuentra detenida (Letra S) o cuando la máquina se encuentre en funcionamiento (Letra M). En este caso deberán ser indicadas ambas situaciones de servicio de la máquina. Por ejemplo: IP55S/IP23M. En la antigua norma estaba establecida una letra característica adicional R para máquinas con conexión por conductos; de acuerdo a convenios internacionales ésta ha dejado de estar clasificada dentro de la DIN IEC 34, Parte 5. Para máquinas con conexión por conductos existe una combinación en la nomenclatura entre la protección mecánica mecánica y la clase de refrigeración, la cual deberá ser utilizada. uti lizada. Por ejemplo: Hasta ahora IPR44, nueva denominación IP23/IC37 o IP23/IC31. Ing. Alberto Egea

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CLASES DE REFRIGERACIÓN La norma DIN IEC 34, Parte 6, establece dos sistemas de codificación para ser utilizado, donde ambos comienzan con las letras IC (lnternational Cooling). Para dar lugar a la codificación completa, las letras le van precedidas por dos bloques cada uno compuesto por una letra y dos cifras. Por ejemplo lCW37A71. La primera cifra describe el tipo de circulación del medio refrigerante y la segunda cifra determina el tipo de acciona miento utilizado para el movimiento del medio refrigerante. Ejemplos: Motores 1 RA: IC01; Motores 1 LA: IC41

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PROTECCIÓN CONTRA EXPLOSIONES Áreas peligrosas para gases inflamables, vapores y niebla: Las áreas peligrosas están definidas como aquellas áreas donde se presentan atmósferas explosivas en cantidades y concentraciones peligrosas. Las entidades oficiales supervisoras como, por ejemplo, los sindicatos del ramo o la asociación de supe vigilancia técnica serán las únicas que pueden determinar si un cierto lugar o una determinada instalación debe considerarse, según las prescripciones, como expuesta al peligro de explosiones. Las entidades oficiales mencionadas determinarán, asimismo, las medidas de protección precisas (Clase de explosión, clase de protección contra ignición) que será preciso aplicar a las instalaciones eléctricas en los recintos industriales expuestos al peligro de explosiones, con el fin de impedir que surja una explosión, considerando las condiciones locales y propias del servicio. En relación con la frecuencia y duración con la cual las concentraciones peligrosas se hacen presentes, las áreas peligrosas están clasificadas, según DIN 57165 Y VDE 0165, en tres zonas identificadas como: Zona 0, Zona 1 y Zona 2. Esta clasificación en zonas es muy importante, dado que influye en la elección del tipo de protección de los motores. Zona 0: Comprende aquellas áreas en las cuales una atmósfera explosiva está presente en forma permanente o por un período muy prolongado (p.e. el interior de contenedores o recipientes donde se almacenan líquidos o gases inflamables). Zona 1: Presencia temporal de atmósfera explosiva. Zona 2: Locales o lugares bajo condiciones usuales de servicio, donde el peligro de explosión es restringido o muy remoto. En la Zona 0 ningún motor puede ser instalado. En la Zona 1, pueden ser instalados y puestos en servicio, solamente aquellos equipamientos eléctricos a prueba de explosión que posean certificados, o sea certificada su aptitud para esta clasificación, por una entidad oficial supervisora, como por ejemplo los sindicatos del ramo, o la asociación de súper vigilancia técnica. En la Zona 2, pueden ser instalados motores de rotor en corto circuito, en su ejecución básica, siempre y cuando la temperatura en la superficie del motor (como así también su interior) durante el servicio no supere la temperatura límite propia de la respectiva Clase de temperatura (T1, T2, etc.). Si la temperatura máxima de la l a superficie supera los 800 C, el fabricante deberá aclararlo e indicar su valor. Causas de ignición: La explosión de gases o vapores que forman mezclas explosivas con el aire, puede estar motivada por diferentes causas: Por chispas eléctricas (en anillos rozantes, colectores, arcos en maniobras de cierre o apertura, chispas de descarga después de haberse formado una carga estática). Chispas originadas por fricción mecánica (p.e. roce r oce inadvertido de un ventilador). Excesivo calentamiento. Clases de temperatura, grupos de explosión: Para facilitar el proyecto de una instalación, los gases, y vapores inflamables están clasificados en 6 clases de temperatura: T1 hasta T6 y en 3 grupos de explosión: IIA. IIB y IIC, de acuerdo a las l as características de desplazamiento del frente de llama (capacidad de ignición). La temperatura de ignición es la temperatura mínima a la cual se produce una ignición. Los rangos de temperatura de ignición según las clases de temperatura, son:  



 

Clase de temperatura T1 T2 T3 T4 T5 T6

Temperatura de ignición en °C  >450 300 a 450 200 a 300 135 a 200 100 a 135 85 a 100

La clasificación dentro de los grupos de explosión, depende del ancho del intersticio de seguridad encontrado en las pruebas. (Ancho de intersticio normal). Para los gases combustibles más utilizables, ver ordenamiento según la tabla. Ing. Alberto Egea

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La determinación de la clase de temperatura y el grupo de explosión aplicable a un motor en particular, está basada en el gas a vapor más crítico presente en el lugar de la instalación. Las clases de temperatura y grupos de explosión más elevados o superiores, incluyen los de orden inferior. p.e. EEXel1 T3 cubre EExe IIT2; EExdellCT4 cubre EExdellBT3. Para todas las clases de ignición, en los motores deberá estar indicada la clase de temperatura o la máxima temperatura admisible de la superficie. El grupo de explosión será indicado solamente para la clase de ignición "Ejecución a prueba de explosión y sobrepresión interior (d)". Clases de protección contra ignición: La seguridad contra explosiones de equipamientos eléctricos puede conseguirse mediante distintas formas, y en concordancia con las clases de protección contra ignición. En las clases de protección contra ignición de instalaciones o equipamientos eléctricos protegidos contra explosiones, el símbolo EExll se considerará como característico, en general, de la clase de protección contra ignición. La letra dispuesta entre medio, p.e. EExell, da a conocer la clase de protección contra ignición de que se trate. Según DIN EN 50014, estas letras interpuestas tienen el siguiente significado: "e" Seguridad aumentada; "d" "d" A prueba de explosión y sobrepresión interior; "p" Presurizado. Además de éstos, continúan en vigencia las clases de protección según DIN IEC34, Parte 5NOE0530, Parte 5, siempre que su aplicación no esté limitada por OIN EN50014 hasta 50020. Clase de protección contra ignición seguridad aumentada "e": Esta clase de protección contra ignición es apropiada para todos los equipamientos eléctricos que durante el servicio no actúen como elemento de ignición (p.e. transformadores, motores sin anillos anill os rozantes ni colectores, artefactos de iluminación, etc.). Para evitar los peligros de ignición en caso de perturbaciones, se instalarán aparatos de protección y vigila ncia adecuados (p.e. Interruptor de protección con curva de característica adaptada), que protegen el equipamiento o aparato contra corto circuitos y calentamientos inadmisibles. Clase de protección contra ignición a prueba de explosión y sobrepresión interior "d": Todas las partes de una instalación eléctrica, o ésta en sí, que actúen como fuentes de ignición, deben estar envueltas o cubiertas por una caja resistente a la presión interior, cuyas inevitables superficies de junta, entrada de cables, aisladores pasantes, partes móviles, etc. impiden con seguridad el desplazamiento del frente de llama (capacidad de ignición) debido a la longitud de los intersticios, y por haberse limitado, en sentido ascendente, el ancho de los mismos. Las mezclas explosivas, durante el servicio pueden, en forma aislada, entrar en la caja. Si la mezcla se enciende en el interior de la caja, su ignición ig nición no será propagada hacia el exterior de la misma. Ing. Alberto Egea

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Clase de protección contra ignición presurizada "p": Las partes pertenecientes a una instalación eléctrica, o ésta en sí, que actúen como fuentes de ignición, están dentro de una caja y se someten a un barrido con aire limpio o gas inerte a presión. de manera que las mezclas explosivas en el ambiente no puedan llegar a las fuentes de ignición. (p.e. motores, tableros). Motores trifásicos protegidos contra explosiones: En los establecimientos químicos y en la industria petroquímica, el ambiente está caracterizado por la presencia de gases, vapores líquidos químicos agresivos, con una elevada humedad del aire y circunstancialmente, elevada temperatura ambiente. Además, puede producirse un ambiente explosivo. Las máquinas utilizadas principalmente para los accionamientos en las industrias químicas (bombas, sopladores, compresores, trituradores, molinos, mezcladores, centrífugas, etc.), consideradas desde el punto de vista del accionamiento, no presentan en general problemas especiales para el motor, puesto que, salvo unas pocas excepciones, la constancia en la velocidad de rotación y la regulación de la misma, no ofrecen dificultades particulares. El accionamiento que se aplica con preferencia es, por tanto, el motor asincrónico con rotor en corto circuito. Elección de la clase de temperatura y grupo de explosión: La elección de la clase de temperatura, que debe ser indicada para todas las clases de protección contra ignición y la elección del grupo de explosión, que es válida solamente para la clase de protección "a prueba de explosión y sobrepresión interior", dependen de las sustancias inflamables que con el aire, en una instalación eléctrica, pueden formar una mezcla explosiva peligrosa. Elección de la clase de protección contra ignición: La clase de protección contra ignición del motor, no siempre puede ser elegida libremente. Ella depende de cuatro factores: 1. de la duración de una concentración de mezcla peligrosa existente. 2. del tipo de motor, si es de rotor en corto circuito o de r otar bobinado y anillos rozantes. 3. del tipo de servicio nominal (servicio continuo, continuo, servicio intermitente o servicio pesado). 4. de la clase de temperatura. Motores en clase de protección contra ignición "e": Los motores de la clase de protección contra ignición "e'; se han desarrollado partiendo de los motores trifásicos de r efrigeración de superficie, provistos de rotor en cortocircuito (protección mecánica IP44 según DIN IEC 34, Parte 5). En su condición mecánica y en sus dimensiones son muy similares a los motores indicados. En su diseño se han adaptado a las condiciones exigidas por la protección contra explosiones. Es decir, que para el mismo tamaño constructivo, según sea la clase de temperatura a considerar, la potencia nominal será, por regla general, menor que la de los motores m otores no protegidos contra explosiones. Motores en clase de protección contra ignición "e" se fabrican normalmente para las clases de temperatura T1, T2 y T3' la denominación es entonces, p.e. EExeIlT2. Esencialmente se pueden conseguir clases de temperatura superiores, pero es preferible que se estudie, en cada caso, si no resulta más conveniente el uso de motores con clase de ignición "e". La clase de temperatura T5' que figura en la tabla de características técnicas de seguridad (DIN 57165/VDE 0165), aún no ha sido homologada, dado que ningún elemento puede ser ordenado bajo esta clasificación. La clase de temperatura T6 es razonable sólo para los motores 1 MA. Para motores de potencias grandes o significativas, la introducción de motores a prueba de explosión y sobrepresión interior, resultan más económicos. Principales características de los motores en clase de protección contra ignición "e": Para los motores a prueba de explosión en clase de protección contra ignición "seguridad aumentada'; según DIN EN 50019, se deberá tener en cuenta que solamente rotores en cortocircuito pueden ser utilizados. La protección mecánica de la carcasa debe ser, por lo menos, IP20 y la de la caja de conexión IP54. En la medida de las posibili-

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dades, se deberán utilizar solamente motores con refrigeración de superficie y protección mecánica IP44, o mayor. La malla de protección de las entradas de aire deberá tener un ancho de malla no mayor a 12 mm. Bornes de conexión seguros, no giratorios. Protección contra el aflojamiento de todos los terminales de conexión. Placa de conexión apropiada, adicionalmente caja de conexión especial. Borne para cable de protección en la caja de conexión c onexión y un borne de puesta a tierra exterior. Barniz de impregnación para el bobinado, aprobado. Indicación en chapa de características de la clase de protección contra ignición, clase de temperatura, tiempo tE . En el motor debe estar el símbolo que indique que es apto para áreas explosivas. Además, estos motores presentan una potencia nominal menor a la que corresponde a los motores en su ejecución normal y un bobinado especial (Ver DIN 42673, Parte 2).       



Mantenimiento durante el servicio de la protección contra explosiones: Para mantener durante el servicio la protección contra explosiones, cada motor deberá estar equipado con un interruptor guardamotor, cuya regulación deberá estar ajustada al valor de la intensidad nominal del motor. Al elegir el interruptor de protección habrá que tener en cuenta que éste, en correspondencia con su característica de disparo en estado frío (20°C), en caso de cortocircuito (es decir, a rotar bloqueado), debe disparar en el tiempo t E indicado en chapa característica. En combinación con el relé térmico de sobreintensidad el motor puede ser utilizado solamente para arranques normales y no muy m uy frecuentes. Para motores de polos conmutables en clase de protección contra ignición "e'; se deberá prever para cada velocidad su correspondiente interruptor de potencia. Los interruptores de potencia estarán enclavados de tal forma, que ante el accionamiento de uno de ellos, se evite la conmutación a otra velocidad no deseada. Temperaturas: Dado que las mezclas explosivas pueden alcanzar cualquier punto del motor, deberá considerarse el lugar más caliente del mismo. Con el fin de garantizar la seguridad necesaria, se tendrá en cuenta, además, el caso de falla más desfavorable que se presente durante el servicio. Tratándose de motores trifásicos, este caso es el de cortocircuito, es decir, a rotar bloqueado y aplicando el devanado estatórico, la tensión y frecuencia nominales. Para este caso extremo, se han indicado en las normas DIN EN 50019, las temperaturas máximas admisibles del devanado estatórico y rotórico. Si estos valores de temperatura, tanto en el devanado estatórico o retórico, r etórico, en caso de cortocircuito son alcanzadas, el motor tendrá qu e ser desconectado desconectado por intermedio de un aparato aparat o de maniobra equipado con relé térmico de sobreintensidad. La utilización del motor está determinada por la temperatura límite. A raíz de ello, se diferencian los denominados motores de "rotor crítico" o de "estator crítico'; dependiendo de cuál de los devanados, estatórico o rotórico, tiene el tiempo t E más corto. La temperatura máxima del medio refrigerante asumida es de 40°C. La temperatura límite del devanado del estator en condiciones nominales de servicio se compone de la temperatura del medio refrigerante y de la sobre temperatura límite, donde para cada clase de material aislante esta última, se ve reducida en 10K, respecto a laque figura en la norma VDE0530. Esta reducción red ucción en 10K eleva la vida útil y tiene en cuenta, por lo tanto, los conceptos de seguridad. Tiempo tE : El motor deberá ser desconectado, a más tardar, cuando el devanado del estator o del rotor haya alcanzado la temperatura ϑmáx. Debido a la circulación circulación de la corriente de de cortocircuito, cortocircuito, el aumento de temperatura es muy brusco, es decir, que en un corto tiempo se alcanza la temperatura ϑmáx. En caso de cortocircuito, el tiempo que transcurre hasta que se alcanza la temperatura máxima en el estator o en el rotor, partiendo del calentamiento nominal con temperatura ambiente máxima, se denomina tiempo t E (tiempo de calentamiento). Ing. Alberto Egea

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Debido a que el relé térmico de sobreintensidad, en caso de circulación de corriente de cortocircuito no debe actuar en corto tiempo para asegurar el correcto arranque de los motores, existen valores promedios de tiempo tE prescriptos en dependencia con la relación de corriente I A/IN. Los valores indicados en el catálogo cumplen con la curva límite representada en el gráfico. Para cumplir con los requerimientos de los ensayos para el tiempo t E, las condiciones de arranque de los motores con clase de protección contra ignición "e'; deben ser examinadas con particular cuidado. El tiempo de arranque normalmente permitido para los motores con clase de protección contra ignición "e" está dado por la relación: tA ≤ 1,7 . tE Para tiempos de arranque aproximadamente iguales o cercanos al tiempo tE, la protección del motor se hace muy dificultosa, dado que el relé de sobreintensidad, en caso de arranques consecutivos, puede actuar innecesariamente, o cuando, a pesar de haber sido sobrepasada la temperatura límite del rotor o del estator, el relé no actúa, debido a que la constante térmica del disparador bimetálico interinamente, ha enfriado más rápidamente que el motor. Para otros tipos de servicio distintos al S1, se hace imprescindible la instalación de un motor a prueba de explosión y sobrepresión interior. Motores en clase de protección contra ignición "d": Esta clase de protección contra ignición puede ser utilizada en todas las clases de motores. Mientras que en la clase de protección "seguridad aumentada" se emplea un motor similar al de la ejecución básica, en la clase de protección contra ignición "a prueba de explosión y sobrepresión interior" el sentido de seguridad es completamente distinto. El motor tiene que estar construido de tal forma, que al originarse una explosión en el interior de su carcasa, ésta no se propague al exterior. Por tal motivo, el motor se dimensionará de tal manera que soporte la presión que se origina con motivo de la explosión. Todas las partes de la carcasa tienen que soportar una presión mínima que sea equivalente a 1,5 veces la presión medida al producirse la explosión alcanzando este valor un mínimo de 10 at., siempre que el volumen de la carcasa sea superior a 100 cm 3. Mucho más difícil que esto, es conseguir que las ranuras que necesariamente es preciso formar entre el escudo porta cojinete y la carcasa, el escudo porta cojinete y la tapita cojinete, la tapita cojinete y el eje, así como las propias de las conexiones del devanado, tengan tal constitución, que al originarse una explosión en el interior de la carease, no se pueda propagar la ignición. Los laberintos, por lo tanto; deben ser tan largos y tan estrechos, que en su interior los gases procedentes de la explosión se enfríen al compensarse la presión hasta tal punto, que fuera de la carcasa resulte imposible que se encienda la mezcla. Para motores "a prueba de explosión y sobrepresión interior" hasta clase de temperatura T4 inclusive, no se necesita, por regla general, reducir la potencia tomando como referencia el mismo tamaño constructivo respecto a la ejecución básica. En aquellas ejecuciones con clase de temperatura T5 y T6 teniendo en cuenta las temperaturas admisibles de la carcasa, habrá que reducir, en parte, las potencias nominales. Principales características de los motores en clase de protección contra ignición "d": Carcasa sólida, capaz de soportar la presión interior producida por una explosión y sus intersticios (laberintos) aseguran que los efectos de dicha explosión no se trasladen al exterior. 

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Escudos porta cojinetes y tapitas cojinetes deben estar atornillados a la carcasa de tal manera que en caso de explosiones en el interior de la carease los laberintos permanezcan invariables. Coquillas de empalme para las conexiones a los devanados, resistentes a la presión. Utilización de un sistema de cierre especial como protección contra el aflojamiento no autorizado de los bulones y tornillos. Malla metálica de los orificios de entrada de aire con un ancho de malla no superior a los 12mm. Tornillo exterior de puesta a tierra. Tornillos de fijación del conductor de protección dispuesto en la "caja de bornes. Indicación de la clase de protección contra ignición y la clase de temperatura en la placa de características. En el motor debe estar el símbolo que indique que es apto para áreas explosivas.

Mantenimiento durante el servicio de la protección contra explosión: Cada motor tendrá que estar provisto del interruptor-guardamotor correspondiente o de un dispositivo equivalente a éste. Para los tipos de servicio S2 hasta S8 se hace necesaria la protección del motor por medio de termistores, bien en forma aislada (cuando se hace necesaria una protección total del motor) o bien como complemento de una protección por sobrecarga. De un modo especial habrá que observar lo siguiente: Las superficies que limitan los laberintos no podrán ser posteriormente mecanizadas, ni ser cubiertas por lacas o pinturas. Las superficies deberán mantenerse metálica mente limpias. Como protección contra la corrosión, se aplicará una película fina de aceite o de grasa. Es inadmisible la aplicación de juntas intermedias que no estén provistas para este fin. Los tornillos de fijación que estén defectuosos se sustituirán inmediatamente por otros nuevos, construidos de un material que presente, como mínimo, la mínima resistencia a la tracción que los tornillos originales. Las entradas de cables protegidos contra la propagación de las explosiones que se deterioren, se sustituirán inmediatamente por piezas originales. El empalme de los cables de acometida tiene que llevarse a efecto con esmero, empleando los medios de sujeción previstos. Se observarán las distancias en el aire y las líneas de fuga. Las piezas de fijación previstas en los puntos de paso de los cables con el fin de soportar los esfuerzos de tracción, o con el fin de establecer la protección contra la torsión, se colocarán debidamente. 

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Temperaturas: Según lo anteriormente expuesto, el peligro de explosiones de los motores de la clase de protección “a prueba de explosión y sobrepresión interior”; sólo puede estar motivado por el calentamiento

que experimente la superficie de la carcasa. Dado que los motores disponen de un interruptorguardamotor, se garantiza, incluso en el caso que se establezca un cortocircuito -es decir cuando esté el rotor bloqueado-, que el motor quedará desconectado antes que la carcasa alcance una temperatura peligrosa. Temperaturas máximas admisibles en la superficie exterior de la carcasa: Independientemente de las temperaturas admisibles en la carcasa, se mantendrán las sobre temperaturas para los devanados, indicadas en la VDE 0530. El concepto del tiempo tE no existe para los motores resistentes a la presión interior. Clases de temperatura

T1 T2 T3 T4 T5 T6

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Temperatura máxima admisible

450 300 200 135 100 85

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Motores en clase de protección contra ignición "p": Esta clase de protección contra ignición se empleará cuando los motores en ejecución "seguridad aumentada" no sean admisibles o cuando la ejecución de los mismos "a prueba de explosión y sobrepresión interior" resulte demasiado costosa. La ejecución "presurizada" sólo será de aplicación para grandes motores de rotor en cortocircuito o rotor bobinado con anillos rozantes, para motores trifásicos con colector y máquinas de corriente continua. Es conveniente aplicar esta clase de protección para motores con potencias superiores a los 400 Kw . La atmósfera que hay en el interior de las máquinas tiene que encontrarse a una sobrepresión de por lo menos 50 Pa, respecto de la del ambiente. La circulación del medio refrigerante se controlará en el lado de salida, montando aparatos de vigilancia. El interruptor principal de la máquina se enclavará de tal forma, que resulte posible la puesta en servicio de la misma, únicamente únicamente cuando la carcasa haya sido barrida por un caudal caudal del medio refrigerante (aire o gas inerte) correspondiente, como mínimo de 5 veces el volumen contenido de la misma. Si fallase la ventilación independiente, independiente, se reparará inmediatamente la máquina de la red. (Ver esquema de conexión.)

PROTECCIÓN DEL MOTOR CON TERMISTORES El termistor es un elemento semiconductor que aumenta su resistencia bruscamente a una determinada temperatura. Aprovechando esta propiedad, se introducen 3 termistores (uno por fase) en el devanado del motor y se conecta en serie con un relé que actúa sobre el circuito de comando del interruptor del motor. Esta conexión puede observarse en los esquemas. Si se desea que previamente a la desconexión del motor actúe una alarma, se colocarán otras tres sondas más en el devanado. Para la selección de la temperatura de reacción del sistema de protección (NAT) se deben tener en cuenta los siguientes factores: Tamaño del motor. Tipo de refrigeración (de superficie o interior). Temperatura del medio refrigerante. Lugar y tipo de montaje de los sensores, dentro del devanado. Tolerancias de reacción de todo el sistema de protección. Constante de tiempo de calentamiento de los l os bobinados.  

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Si para un motor no se tienen todos los datos para el cálculo de su temperatura NAT se puede utilizar, como primera aproximación, la tabla de Temperatura NAT en la que se exige al máximo m áximo la aislación. Si se desea dejar un margen de seguridad se tomará una temperatura NAT menor, lo que equivale a elegir un sensor de menor temperatura de reacción. Lo descripto para los devanados puede tener validez para cualquier otra parte mecánica del motor (por ej.: control de temperatura de los cojinetes). En motores con refrigeración interior se deberá elegir una temperatura NAT 10°C menor. La temperatura NAT del sensor será la ideal cuando produzca la reacción del equipo protector en el momento en que la temperatura media del bobinado supere en 10°C la temperatura de régimen.

1.9.

EL MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO EN SERVICIO

RUIDOS El sonido que percibe el oído humano está compuesto por una serie de fluctuaciones de presión de aire con frecuencias e intensidades muy variadas. Estas presiones alternadas o fluctuantes, llamada presión sonora, se encuentra ubicada dentro del rango de audición, audición, entre los 16 y 20.000 Hz (entre el umbral de la presión audible 2.10 5 N/m2 y la presión límite que causa dolor 2.10 N/m2, ambas referidas al 1000 Hz). Con el fin de poder representar este rango tan amplio de presión sonora con valores numéricos comprensibles, los valores absolutos son reemplazados por la expresión potencial de una serie numérica expresada por la base: . Para una identificación precisa, el exponente ha sido definido como Bel (B). Una subdivisión más fina de la presión sonora se realiza dividiendo al Bel en 10 pasos: 1 Bel = 10 dB (Decibel). (Decibel). Nivel de presión sonora Lp: El valor efectivo de la presión sonora fluctuante sirve para indicar la magnitud del efecto sonoro. Dondequiera que se hable sobre "presión sonora", se refiere siempre al valor efectivo de la presión sonora. El nivel de presión sonora está dado por:

   

   Donde:

   

: Nivel de presión sonora en dB

 

: Presión sonora en N/m2

Una diferencia de 1 dB en el nivel de presión sonora es prácticamente imperceptible; una diferencia de 10dB representa aproximadamente el doble o la mitad del nivel sonoro. Nivel de presión sonora L pA en dB: El oído humano no distingue de la misma forma tonos que tengan distintas frecuencias pero igual nivel de presión sonora. Por tal motivo, los valores medidos son evaluados por medio de una curva filtro en concordancia con la norma norm a DIN 45633. Nivel de presión sonora L pB en dB de la superficie de medida: Es el valor medio del Nivel de presión sonora medido en varios puntos sobre una superficie S y a una distancia de 1 m. Ing. Alberto Egea

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Nivel de potencia sonora LWA: Para poder analizar los ruidos de motores de tamaños y tipos de construcción distintas, se utiliza la potencia sonora W; que es independiente de la distancia existente a la fuente sonora:

     

 

Donde:

: Potencia sonora en W : Área envolvente en metros alrededor de la fuente sonora a la distancia en la cual fue medida. : Densidad específica del aire en kg/m3 : Velocidad del sonido en m/s.

La potencia sonora ha sido normalizada a una potencia denominada Wo. Esta es la potencia de la presión sonora en el umbral de la presión audible po con una superficie de medida S o = 1 m2.



Donde: : Potencia sonora normalizada en W : Densidad específica del aire en kg/m 3.

         



: Umbral de la presión audible. : Velocidad del sonido en m/s.



: Área envolvente de 1 metro cuadrado.

        

De esta manera, el nivel de potencia sonora LWA puede ser calculada a través del nivel de presión sonora: Donde:

Valores límites de los niveles de ruido para máquinas eléctricas: Estos están contemplados en la norma VDE 0530, Parte 1.

VIBRACIONES El grado de vibración es el valor cuadrático medio (valor efectivo) de la velocidad de vibración (rango de frecuencia desde 10 hasta 10.000 Hz). El grado de vibración se mide con instrumentos de medición eléctricos según Norma DIN 45666. Valores límites recomendados de velocidad de vibración (únicamente como valores "indicativos") de acuerdo a la norma n orma DIN ISO 2373.

Observaciones: 1. Fabricantes y usuarios deberán tener en cuenta que los valores medidos pueden tener una desviación de + 10% respecto de los valores val ores reales. Ing. Alberto Egea

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2. Los valores límites N recomendados son válidos para máquinas eléctricas normalizadas, salvo expresa indicación en contrario. 3. Un motor correctamente balanceado, con valores de velocidad de vibración comprendidos dentro de los marcados en la tabla correspondiente, puede mostrar, en condiciones normales de servicio, una indicación sensible de vibraciones, cuyas causas pueden ser las siguientes: Bases y fundaciones, no aptas; reacciones por parte de la máquina accionada, etc. Las vibraciones pueden ser también originadas por los elementos de transmisión si la frecuencia propia de ellos es cercana a los valores de frecuencia originadas por el desbalanceo residual de las partes rotantes del motor. En estos casos, no solamente el motor, sino los elementos individuales del equipamiento deben ser controlados. Recorrido de la amplitud de vibración: La indicación del recorrido de la amplitud de vibración es válida solamente si está relacionada con la frecuencia. Para vibraciones sinusoidales y valores de frecuencia conocidos, el recorrido de la amplitud de vibración S, se define como:

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Donde:

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: Recorrido de la amplitud de vibración en μm : Velocidad de vibración en 1/mms : Velocidad de rotación del motor en rpm

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN MOTORES TRIFÁSICOS La potencia aparente que toman de la red los motores eléctricos asincrónicos está compuesta por una parte activa y una parte reactiva. La potencia activa (reducidas las pérdidas eléctricas) se transforma en el motor, en potencia mecánica aprovechable aprovechable en el eje; la potencia reactiva es utilizada para crear el campo magnético, o sea, “magnetizar" el motor. La relación entre la potencia activa y la potencia reactiva está expresada por el factor de potencia Cos ϕ. Para lograr una mejora del factor de potencia, se hace uso de la posibilidad de compensar la potencia reactiva de magnetización, en el lugar de emplazamiento, por medio de capacitores. Debido a ello, los generadores, las líneas de transmisión, y los transformadores de distribución quedan liberados de la generación y transmisión de potencia reactiva; asimismo, se mejora el comportamiento de la tensión de red y aumenta la disponibilidad para transmitir potencia activa. Se puede realizar la siguiente distinción entre los métodos de compensación. Compensación individual: En el caso de compensación individual el capacitor estará al lado del motor a compensar y será conectado y desconectado con él en forma conjunta.

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Compensación en grupos y centralizada: En el caso de compensación en grupos, la corrección del factor de potencia de varios motores se realiza a través de un único capacitor conectado a ellos. Con ello logramos un mejor aprovechamiento de la potencia del capacitor conectado. La compensación en grupos es muy ventajosa cuando es utilizada en una instalación donde hay muchos motores de pequeña potencia y también en motores instalados que no realizan una prestación continua. En el caso de una compensación centralizada, los requerimientos de la potencia reactiva están cubiertos por un banco central de capacitores. Este a su vez, está subdividido en varios grupos. Según la demanda de potencia reactiva, estos grupos podrán ser conectados o desconectados en forma manual o automática. Dimensionamiento de los capacitores para compensación individual: Para prevenir una sobrecompensación y a su vez el peligro de una autoexcitación, después de que el motor haya sido desconectado, normalmente se compensa aproximadamente el 90% de la potencia reactiva de vacío. Los capacitores deben ser conectados directamente a los terminales del motor U1, U2 y U3.

ELEMENTOS DE TRANSMISIÓN MECÁNICA La superficie sobre la cual la máquina es montada, debe estar perfectamente nivelada y las partes a ser colocadas en los ejes, perfectamente balanceadas para asegurar un funcionamiento silencioso y sin vibraciones. Si la máquina estuviese anclada a una base que no estuviese bien nivelada, sus partes individuales estarían sujetas a solicitaciones mecánicas extremas, produciendo una marcha ruidosa y daño a los cojinetes. Antes de la puesta en servicio de la máquina, se debe retirar la sujeción de transporte, que es la que fija el rotor. Esta sujeción comprende un tubo de metal colocado en el eje y fijo al mismo en su extremo por un disco-tapa y un bulón hexagonal, evitando el desplazamiento axial del rotor y el deterioro de los cojinetes durante el transporte. Se suministra en motores de grandes gr andes potencias. Acoplamientos: En la mayoría de los casos, la máquina de impulso y la máquina impulsada están acopladas directamente. La clase de acoplamiento empleado tiene gran importancia para las solicitaciones en los cojinetes y para una marcha suave de la máquina. Por lo general, los cojinetes de deslizamiento tienen un   juego mayor que los de rodamiento. Por esta razón, no es admisible el acoplar rígidamente una máquina equipada con cojinetes de rodamiento a otra con cojinetes de deslizamiento; en este caso es necesario utilizar un acoplamiento elástico o para 3000 r. p. m. flexible. Tampoco deben acoplarse rígidamente entre sí máquinas con cojinetes de rodamiento, puesto que resulta prácticamente imposible alinearlas con la necesaria exactitud. Por ello, es preciso emplear: Acoplamiento rígido entre dos máquinas con cojinetes de deslizamiento exactamente alineadas. Acoplamiento elástico o flexible entre dos máquinas con cojinetes de rodamiento o entre una máquina con cojinete de rodamiento y otra con cojinete de deslizamiento. La figura 1 muestra uniones correctas, posibles y falsas entre ejes, para las 

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distintas clases de apoyos. A continuación se va a hacer referencia a la diferencia básica entre el funcionamiento de acoplamientos elásticos y flexibles. Un acoplamiento es elástico cuando los dos ejes acoplados pueden realizar una torsión elástica entre sí (acoplamientos de bulones y muelles de goma). Los acoplamientos elásticos se utilizan cuando debe amortiguarse la transmisión con pares de giro bruscos. Un acoplamiento es flexible cuando puede compensar pequeñas desviaciones angulares de los ejes o ligeras variaciones de los mismos en el sentido de la altura o laterales (acoplamientos dentados). En toda clase de acoplamiento, los ejes deben alinearse con todo esmero. Además, habrá que tener en cuenta el juego axial de los ejes, que puede variar por calentamiento durante el servicio. Al montar los acoplamientos, poleas y piñones debe evitarse toda presión axial, utilizando útiles apropiados de montaje. Puesto que los semi acoplamientos ocupan casi por completo los extremos de eje, apenas si se puede emplear un nivel para la alineación; lo más idóneo para ello es un dispositivo según la figura 2. Las dos mitades del útil se montan en los ejes alineados a ojo, y se ajustan de modo que quede el mínimo espacio entre sus puntas (fig. 3). Si a continuación se hacen girar ambos ejes no deberá variar la distancia axial de una punta a otra, pues sólo entonces estarán paralelos los ejes. Además, al girar ambas puntas deberán permanecer perfectamente enfrentadas, ya que, en otro caso, los ejes no estarían situados en línea recta. Sólo cuando la posición mutua de las puntas permanezca inalterable durante una vuelta completa, se habrá alcanzado la posición correcta de los ejes. Dado que los ejes de las máquinas con cojinetes deslizantes tienen un   juego axial, las puntas pueden desplazarse axialmente entre sí. Esto se evita presionando una punta de acero sobre el centro del extremo del eje situado en el lado opuesto al accionamiento, fijándolo con una abrazadera al escudo del cojinete. En acoplamientos elásticos se puede conseguir una seguridad adicional para el montaje correcto, midiendo con una galga el espacio necesario entre ambos semi acoplamientos al girar el eje. Todavía mejor será equipar ambos ejes con un dispositivo de dos relojes de medida en dirección axial y radial (figura 4). Por medio de los dos relojes milimétricos se determinarán las desviaciones durante una vuelta completa. El desplazamiento de los centros de los ejes no debe ser superior a 0,03 mm. De igual modo, la distancia entre los semi acoplamientos, acoplamientos, medida cuatro veces sobre el perímetro, debe presentar diferencias máximas de 0,03 mm. En acoplamientos rígidos, ambas mitades deben estar pegando en cualquiera de las posiciones. Únicamente después de una perfecta alineación puede procederse al recubrimiento con cemento de los apoyos, atornillar fuertemente las máquinas y apretar los acoplamientos. En caso de que los motores estén previstos para acoplamiento directo o acciona miento de ruedas dentadas, las patas de la carcasa se enclavijarán a la base. Para el acoplamiento de motores a máquinas de pistón o émbolo, por ejemplo motores diesel, se recomienda el uso de acoplamientos elásticos y de buen cierre, especiales. Para el acoplamiento, ambas máquinas deben estar perfectamente alineadas. Los ejes deben enfrentarse, estar perfectamente en línea y sus Ing. Alberto Egea

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centros deben ser coincidentes. Si no se toma la debida precaución en el correcto alineamiento, en la mayoría de los tipos de accionamiento, esto causaría solicitaciones extremas en los cojinetes, provocando una marcha ruidosa y produciendo no sólo el deterioro de los cojinetes, sino también de los elementos de transmisión. Esto es aplicable, también a acoplamientos del tipo elástico. En la práctica se utilizan acoplamientos flexibles, los cuales pueden ser torsionalmente rígidos o torsionalmente elásticos. Los acoplamientos torsionalmente elásticos, juntamente con las dos masas rotantes que vinculan, forman un sistema resonante con una frecuencia natural definida. Donde la presencia de impulsos se hace periódica se debe tener especial cuidado en controlar que la frecuencia de impulsos no coincida con la frecuencia natural, dado que en estado de resonancia, en el sistema se harán presentes vibraciones con amplitudes de onda muy grandes y solicitaciones mecánicas muy severas. Acoplamientos más blandos hacen que la frecuencia natural sea baja y los rígidos, la elevan. Acoplamientos de arranque: Para aquellas condiciones y/o requerimientos de accionamiento, especialmente en conexión directa y acoplamiento directo, en donde, con elementos simples, los mismos no pueden ser cumplimentados, se ha creado el acoplamiento de arranque. El acoplamiento de arranque permite también la conexión en directo de motores con elevado momento de inercia. Esto se debe a que el tiempo de arranque del motor se encuentra apenas por encima del tiempo de arranque en vacío y debido a ello una permanencia prolongada de la intensidad de arranque, puede ser evitada. Este acoplamiento evita que en el motor se desarrolle una elevada temperatura durante el arranque y por ende no es necesario el sobredimensionamiento del motor. A la vez, evita los problemas en la red, debido a las caídas de tensión prolongadas. El par transmitido a la máquina accionada alcanza su valor máximo recién cuando ha sido alcanzada su velocidad de régimen. A través de ello se protege a la máquina accionada durante el arranque y sirve como protección contra sobrecarga para el motor en servicio. Acoplamientos electromagnéticos: Para la puesta en marcha de motores cuyo acoplamiento o desacoplamiento deba producirse por control remoto, pueden ser utilizados los acoplamientos electromagnéticos. Existen ejecuciones tales como los frenos y embragues electromagnéticos, que pueden ajustarse a cada necesidad. Este tipo de acoplamiento se destaca a través de las siguientes características: características: Elevada cantidad de maniobras. Influye en la regulación de tiempos de aceleración y desconexión. Separación simple entre el motor y el accionamiento.   

Transmisión por correas: En caso de que el accionamiento se haga por correas, la máquina tiene que estar montada sobre rieles tensores o sobre una base desplazable, con el fin de poder ajustar la tensión correcta de las correas y de retensarlas cuando sea preciso. Si las correas se tensan demasiado, se ponen en peligro los rodamientos y el eje; por el contrario, si la tensión es demasiado chica, resbalan las correas. Se colocarán tensores para el accionamiento por correas trapezoidales de tal manera que la distancia entre poleas se pueda variar y resulte posible colocar las correas sin estar sometidas a tensión. Las correas deberán ser tensadas en tal medida que no tengan flecha y no golpeen durante el servicio. Determinación de la polea: En la mayoría de los catálogos se hace referencia a las poleas normales. En el caso de que éstas no puedan ser utilizadas, se dimensionarán las poleas de tal manera que no sobrepasen los valores admisibles de las fuerzas que actúan sobre el extremo del eje de la máquina eléctrica. En los accionamientos por correas la fuerza radial aplicada depende de la tracción de la correa y de la tensión que ésta ejerce. En los diagramas representativos de la fuerza radial, así como también las tablas indicativas, se representa la fuerza radial Fa admisible en dependenIng. Alberto Egea

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cia de la medida X. Con X se representa la distancia existente entre la mitad de la polea y el extremo inferior del muñón del eje. Si el acciona miento se lleva a cabo con correas planas, la medida e debe proyectarse de tal forma que la polea no roce con el escudo porta-cojinetes. Si la transmisión se efectúa con correas trapezoidales, resultará, por regla general, e = 0. Con vistas al funcionamiento correcto de la transmisión, el ancho de la polea no debe ser mayor que el doble de la longitud del eje. Los diagramas representativos de la fuerza radial rigen para el lado accionamiento, con un par de hasta 687 Nm efectuando la tracción de la correa en cualquier dirección y con un par motor superior a 687 Nm, para una tracción de la correa dirigida en sentido horizontal. Las dimensiones de las poleas se determinan de acuerdo a la potencia a transmitir, la clase de correa utilizada y la relación de transmisión que se pretende conseguir. Si fuese preciso, se deberá consultar a la empresa que le suministre las correas. Para la polea, el cálculo se puede realizar de la siguiente manera:

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Donde:

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: Fuerza radial en N : Potencia nominal del motor en kW : Velocidad de rotación del motor en rpm : Diámetro de la polea a emplear en mm : Factor de tensión previa de la correa; este factor responde a los siguientes valores aproximados: c ≈ 2 para correas de cuero planas con rodillo tensor c ≈ 2,0 hasta 2,5 para correas trapezoidales aptas para distintos tipos de carga y correas de adhesión especiales.

Los valores garantizados, deben ser consultados con la firma proveedora de las correas. El valor calculado para FQ  puede ser verificado por medio de los diagramas correspondientes, no debiendo dicho valor sobrepasar el valor de Fa que figura en el diagrama de X. Cuando la fuerza radial calculada sea superior a la l a admisible, y eligiendo otra correa sometida a otra tensión previa, no se consiga modificar en forma sustancial el valor calculado, habrá que elegir otra polea de diámetro superior. El peso de la polea debe ser sumado a la fuerza radial. Al elegir las poleas, habrá que observar que la solicitación del material quede comprendida dentro del límite admisible, y que se pueda transmitir la potencia bajo una tensión previa normal de la correa. En la tabla figuran los diámetros máximos admisibles de poleas de fundición. Para diámetros mayores a los indicados se deberán emplear poleas de acero. La tabla indica, al mismo tiempo, aquellos diámetros para los cuales la velocidad de las correas planas de cuero, de calidad mediana, resulta más favorable. Si se emplean correas trapezoidales, la velocidad más favorable de la correa es menor, lo que se consigue reduciendo el diámetro en un 20%. Si se utilizan correas de adhesión especiales, por ser mayor la velocidad admisible de la correa, se pueden aumentar, aproximadamente en un 20%, los diámetros que figuran en la tabla, debiéndose emplear, sin embargo, poleas de acero. La distancia entre ejes de las dos poleas se fijará en concordancia con las indicaciones del fabricante de correas y de poleas. En lugares expuestos a peligro de explosión, solamente podrán utilizarse correas en las que sea imposible que se originen cargas electrostáticas. electrostáticas. Accionamiento por ruedas dentadas: Si la transmisión se realiza mediante ruedas dentadas, habrá que observar que los ejes de las dos máquinas sean paralelos entre sí y que sean exactamente circulares las marchas del piñón y de la corona. Los dientes del piñón no deberán atascarse en ninguna posición de la corona, puesto que de lo contrario se someterían los rodamientos a una solicitación inadmisible, motivándose además vibraciones, trepidaciones y ruidos molestos. Para comprobar el buen ajuste, se coloca entre el piñón y la corona una tira de papel del mismo ancho que el piñón. Al girar, se marcan sobre la tira de Ing. Alberto Egea

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papel los puntos en los que el ataque es defectuoso. La comprobación se extenderá a todos los dientes de la corona. Según sea el resultado conseguido, se alineará cuidadosamente la máquina y se repetirá la comprobación hasta que se haya conseguido un ataque uniforme uniform e en todos los dientes. Colocación de los elementos de transmisión: Acoplamientos, embragues, piñones, poleas, etc., deben ser cuidadosamente colocados por medio de herramientas especiales. Para ello, en casi todas las máquinas, los ejes poseen en su extremo, un agujero roscado (según DIN 332 hoja 2). Estas herramientas normalmente también son utilizadas en la extracción de los elementos. Los golpes dañan los rodamientos y por ende es importante que sean evitados.

APOYOS PARA MÁQUINAS Apoyos fijos: Los apoyos de máquinas pesadas, con aberturas para canalizaciones de ventilación y tendido de cables, han de ser construidos según el plano concreto de una firma constructora. El armazón del apoyo deberá ser de hormigón, si así se especifica en el correspondiente plano. En caso de que el motor vaya provisto de una bancada, deberá ir sobre bloques de cimientos o placas base. Los motores con poleas es recomendable montarlos sobre carriles de tensado, a fin de poder realizar el tensado de las correas. En la excavación del apoyo debe profundizarse hasta encontrar terreno firme, y el zócalo debe sobresalir unos 20 cm sobre el pasillo de la sala de máquinas, con el fin de proteger el motor contra salpicaduras de agua y otros desperfectos. La altura del pasillo dependerá también de la disposición de las correas o la situación de la máquina a accionar. Los orificios para los bloques de cimientos o los pernos de fijación deberán evitarse en todo caso. Una vez alineada la máquina exactamente en el apoyo por medio de cuñas de hierro, se vierte mortero de cemento muy fluido, con objeto de rellenar todos los huecos entre la base de apoyo y el cimiento. El aprovechamiento total de la superficie de apoyo así conseguida reduce la presión por unidad de superficie y asegura la máquina contra posibles desplazamientos. Al colocar una bancada sobre el apoyo hay que lograr, mediante placas de compensación, un contacto adecuado entre el apoyo y la bancada. Apoyos elásticos: En este caso, en lugar de la unión rígida entre la máquina y el apoyo, entra en consideración una base elástica, que se encarga de reducir la transmisión de vibraciones y ruidos. H ay que distinguir entre: Amortiguaciones por materiales elásticos, en las que se aprovechan las propiedades elásticas del material; p. e., felpudos de fieltro, placas de corcho y caucho, topes de caucho con suplementos metálicos (caucho armado). arm ado). Amortiguaciones por muelle, en las que las propiedades elásticas se ponen de manifiesto merced a la configuración de los elementos de fijación; p. e., cuerpos elásticos con muelles de acero incorporados (cilíndricos en espiral o helicoidales, conocidos con el nombre de conjuntos elásticos, juegos o aisladores elásticos), los cuales se utilizan con fuerza inicial o sin ella. Con las amortiguaciones por muelle se domina toda la gama posible de frecuencias, son apropiadas principalmente para la eliminación de vibraciones en la zona de frecuencias perturbadoras bajas, mientras que las amortiguaciones por materiales se aplican especialmente en el margen de frecuencias altas. 

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EMPLAZAMIENTO Antes de proceder al emplazamiento hay que comprobar si la máquina está en orden mecánicamente o si no ha sufrido daños durante el transporte, además de determinar, mediante la placa de características, si es correcta la tensión, la clase de corriente y la frecuencia. Ing. Alberto Egea

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Es importante que el motor asiente sin producir vibraciones, que sus aberturas de ventilación queden libres y que su eje no esté sometido a presiones axiales exteriores inadmisibles, p. e., por un tornillo sin fin. Es preciso comprobar, además, que la parte de la máquina -a acoplar está equilibrada. La polea, semi acoplamientos y ruedas dentadas se calarán sobre el extremo del eje del motor por medio de un dispositivo de calado. También para sacar las poleas, etc., se utilizar án dispositivos extractores especiales. Un motor de accionamiento por correa ha de alinearse antes de fijar los carriles de tensado. Se le atornilla a los carriles todavía no fijos al apoyo y luego se le alinea. Los carriles tensores se llevan a la posición central por medio de la aplicación de cuñas. Sólo se utilizan cuñas de hierro, ya que las de madera se laceran fácilmente y luego al echar agua se hinchan. A continuación, se alinea el eje del motor con el árbol ár bol de transmisión y la polea con la contra polea. Ambos ejes deben ir paralelos y las caras centrales de ambas poleas habrán de coincidir. La posición exacta de los ejes se logra, cuando las superficies de las llantas de ambas poleas, por lo general iguales en anchura, son paralelas. Si se unen dos puntos simétricos de cada una de las llantas de polea, deberá resultar una línea recta. Esto se puede comprobar de la forma siguiente: Se sujeta una cuerda al canto más alejado de la contra polea y el otro extremo se aproxima lentamente, desde fuera, hacia la polea del motor. De esta forma se verá cuál de los tres puntos restantes se acerca antes a la cuerda. Si es necesario, se desplazará el motor de tal forma que ambos puntos de contacto de la polea toquen al mismo tiempo la cuerda junto con el tercer punto de la contra polea. Después de conseguido esto se puede decir que los ejes son paralelos. Puesto que al ajustar las correas pueden desplazarse los carriles de tensado de su posición horizontal, habrá que hacer de nuevo una comprobación con el nivel. Sólo después de superadas simultáneamente estas tres pruebas - las dos posiciones del nivel y la prueba de la cuerda – se puede fijar con cemento el apoyo. Las correas de accionamiento no deben tensarse excesivamente, para evitar un calentamiento excesivo de los cojinetes y su desgaste prematuro. Estando las máquinas acopladas, los ejes no sólo deben ser paralelos, sino que además irán alineados de modo que sus ejes tengan igual alineación.

PUESTA EN MARCHA Antes del primer arranque, después del montaje (o tras un largo período de parada) se limpiará escrupulosamente la máquina y se eliminará la protección antioxidante. Los cojinetes de deslizamiento, que no llevan aceite alguno durante el transporte, se llenarán hasta la marca del nivelo hasta rebosar, con el aceite prescrito; en esta operación no deberá, en ningún caso, quedar aceite en los devanados, pues en caso contrario peligraría su aislamiento. Se cuidará que los anillos de engrase puedan moverse libremente. En motores con rotor de anillos rozantes, las escobillas habrán de apoyar con la presión prescrita y moverse dentro de su porta escobillas. La presión de las escobillas viene a ser de 1,8 a 2 N/cm2, según el tipo. Se observarán exactamente y se conservarán con sumo cuidado las prescripciones de servicio correspondientes a la máquina. El conexionado eléctrico se realizará de acuerdo con el correspondiente esquema. A continuación, se procederá a medir la resistencia eléctrica de aislamiento de los devanados de la máquina y la de las acometidas respecto al núcleo y a tierra. En ningún caso se podrá renunciar a estas mediciones, si la máquina ha estado almacenada o fuera de servicio servi cio durante mucho tiempo.

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO La resistencia de aislamiento de un devanado depende de la temperatura, la humedad y el grado de suciedad. Además, depende del valor de la tensión y del tiempo de medición. Ing. Alberto Egea

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Para evitar averías en los devanados, se habrá de elegir la tensión de comprobación correcta. Esto hay que tenerlo especialmente en cuenta en devanados de baja tensión y en caso de bobinas húmedas y con suciedad. Los valores mínimos de la resistencia de aislamiento, para un tiempo de comprobación de 1 min, son:

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Donde: : Tensión nominal del devanado en V.

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: Resistencia de aislamiento

Por ejemplo: para una tensión de servicio de 220 V la Resistencia de Aislamiento es Raisl = 220 000 Ω

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Donde:

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: Tensión nominal del devanado en V. : Diámetro del rotor de la máquina.

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: Resistencia de aislamiento.

Por ejemplo: para una tensión de servicio de 3000 V y un diámetro de rotor de 1 metro la Resistencia de Aislamiento es Raisl = 3 MΩ La temperatura de referencia para medir las resistencias de aislamiento es de 75 °C. A ser posible, antes de proceder a la medida se pondrán los devanados a esta temperatura; en todo caso, la temperatura de la bobina no deberá ser inferior a 50 °C. Si no se puede medir la resistencia de aislamiento a 75 °C, sino a una temperatura distinta, como valor mínimo admisible para la temperatura de aislamiento rige el valor calculado de acuerdo con las fórmulas, multiplicado por el factor K obtenido de la curva del factor K. Cuando la resistencia de aislamiento medida no alcance el valor mínimo necesario, hay que proceder al secado de la bobina.

SECADO Los motores con rotor de jaula pueden secarse mediante corriente continua (conmutatriz para soldadura) o también con corriente alterna. Para ello, se comenzará con la mitad de la intensidad de servicio, vigilando permanentemente la intensidad del devanado. Una buena ventilación forzada de los canales del motor se encargará de que pueda salir de la máquina la posible humedad. Esto se logra, por ejemplo, quitando la tapa de cierre de los escudos o de la caja de bornes. Los motores con rotor de anillos rozantes únicamente deben secarse con corriente continua (conmutatriz para soldadura), alimentando el devanado estatórico y rotórico. Cuando se use corriente trifásica se corre el peligro de que, debido a un calentamiento excesivo, el zunchado de las cabezas de las bobinas del rotor, totalmente frenado, sufra desperfectos. Si no existiera fuente alguna de corriente continua, puede secarse la máquina por medio de resistencias calefactoras, dentro de un recinto cerrado o bajo cubierta. El proceso de secado se prolongará hasta alcanzar la necesaria resistencia en seco.

ARRANQUE El interruptor de red de motores con rotor de anillos rozantes únicamente debe conectarse estando aplicadas las escobillas y con el arrancador en la posición cero. Los motores con rotor de anillos rozantes para el arranque, dispositivo de cortocircuito y levanta-escobillas no deben trabajar con escobillas aplicadas permanentemente. Una vez acabado el período de aceleración se levantarán las escobillas. La mayoría de los motores con rotor de jaula son idóneos para conexión directa. En caso de conexión estrella-triángulo no se podrá conmutar a triángulo hasta que el motor no se haya h aya acelerado en conexión estrella a plena velocidad. Ing. Alberto Egea

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PARADA Al parar los motores con rotor de anillos rozantes es preciso desconectar primero el interruptor de red, luego se llevará de nuevo el dispositivo de cortocircuito y levanta-escobillas a la posición inicial y el arrancador a la posición cero.

SENTIDO DE GIRO Normalmente los motores trabajan en el sentido de giro prescrito por las normas VDE 0530, es decir, hacia la izquierda, vista la máquina .desde la parte de accionamiento. Cuando en el pedido se exige un determinado sentido de giro, los motores funcionarán en este sentido cuando sus bornes, en el orden U, V, W, se conecten a la red en la sucesión R, S, T. El sentido de giro puede invertirse permutando dos acometidas.

CONSERVACIÓN La máquina tiene pocas piezas expuestas a desgaste normal; éstas son principalmente las escobillas, las superficies de trabajo de los anillos rozantes y los cojinetes. Hay que comprobar el grado de desgaste de las escobillas, así como su libertad de movimiento dentro del porta escobillas. Se mantendrá el tipo de escobillas suministrado con la máquina. Las nuevas escobillas se rebajarán cuidadosamente hasta lograr su adaptación a la curvatura de los anillos rozantes. Los anillos rozantes no deben presentar huellas apreciables; en otro caso habrá que retornearlos. Cada cierto tiempo, deberá comprobarse su centralidad. Se mantendrán limpias las zonas próximas a los anillos rozantes. El aceite de los cojinetes de deslizamiento se sustituirá en cuanto alcance un cierto grado de suciedad, y la grasa de los cojinetes de rodamiento se renovará en los intervalos prescritos. El desgaste de los cojinetes de deslizamiento se controlará por la medida, en períodos regulares, del entrehierro entre el estator y el rotor, especialmente al efectuar una revisión general. El valor tolerado supone sólo algunas décimas de milímetro, debido al pequeño entrehierro de los motores asíncronos. También es preciso comprobar la tensión de las correas, puesto que un tiro excesivo produce un rápido desgaste de los cojinetes. En motores con refrigeración por aire ambiente se limpia toda la máquina a intervalos regulares, dependiendo éstos del contenido en polvo del aire; esto rige, en especial, para las piezas metálicas bajo tensión y los separadores de aislamiento (peligro de corrientes de fuga y de una derivación en la placa de bornes. El polvo de las escobillas en rotores con anillos rozantes será aspirado o soplado. Las aberturas externas e internas de entrada y salida del aire deben mantenerse libres de virutas de madera, fibras y cualquier otra suciedad, limpiando, si fuera necesario, las ranuras del motor. Al mantenimiento del motor corresponde también la determinación de la temperatura, cuando exista la sospecha de que se calienta excesivamente. No basta con determinar que la temperatura de la carcasa no se puede aguantar al tocar con la mano, puesto que en la clase de aislamiento B el calentamiento admisible es de 80°C sobre la temperatura ambiente, la cual puede llegar hasta los 40 °C. Si bien el calentamiento puede determinarse por la medida de la resistencia en frío y en caliente (VDE 0530), para el mantenimiento basta, sin embargo, con una medida con termómetro en un punto apropiado de la carcasa del motor. Lo más sencillo es utilizar el taladro roscado del cáncamo de transporte, una vez desmontado éste, evitando la radiación de calor al exterior por medio de algodón de limpieza. Para mejor transmisión de la temperatura se envuelve el extremo inferior del termómetro con papel de estaño. A continuación se lee la temperatura y se resta de ella la del ambiente. La diferencia es el calentamiento del hierro en el punto de la medida. El calentamiento real del devanado es de 5 a 40°C más elevado, dependiendo del tamaño de la máquina.

COJINETES Los motores eléctricos se equipan con cojinetes de rodamiento o de deslizamiento. Los motores hasta unos 1250 kW a 3000 r.p.m. y hasta unos 180 kW a 1500 r.p.m. van dotados con cojinetes de rodamiento; por el Ing. Alberto Egea

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contrario, los de mayores potencias llevan cojinetes de deslizamiento. En caso de condiciones especiales de servicio, pueden equiparse los motores de menor potencia igualmente con cojinetes de deslizamiento, p. e., en determinada clase de accionamientos, al exigir una marcha particularmente silenciosa o en lugares de emplazamiento en los que aparezcan vibraciones ajenas, existiendo el peligro de que, después de paradas prolongadas del motor, los cuerpos de rodadura de los cojinetes golpeen en la vía de rodadura. Cojinetes de deslizamiento: Los motores pequeños se equipan con cojinetes externos de metal sinterizado y también con cojinetes de deslizamiento lubricados. Los cojinetes de deslizamiento son generalmente de bronce, mientras que para motores universales y de ventiladores se construyen de metal sinterizado, pues éste, debido a su propiedad capilar (efecto humidificante) posee propiedades auto lubricantes. Delante del casquillo del cojinete sinterizado se dispone un anillo de fieltro empapado en aceite, que hace las veces de depósito. Para la lubricación mediante mecha ha de emplearse un aceite libre de resinas. En motores grandes, los cojinetes de deslizamiento, en ejecución normal, son de metal antifricción, que trabajan con un anillo de engrase suelto. En caso de fuertes solicitaciones entra también en consideración, adicionalmente, el aceite de lavado. El aceite para cojinetes debe estar libre de resinas y ácidos y ha de recambiarse al presentar síntomas de suciedad aunque, en general, una vez transcurrido medio año aproximadamente. Los cojinetes de deslizamiento normales no toleran esfuerzos axiales y, por consiguiente, no pueden montarse en motores de funcionamiento vertical o inclinado. Por el contrario, en la ejecución como cojinetes de un solo apoyo o en colaboración con un rodamiento radial rígido pueden soportar esfuerzos axiales. Cojinetes de rodamiento: Como cojinetes de rodamiento se emplean, en general, rodamientos radiales rígidos y cojinetes de rodillos. Los motores pequeños llevan, en la mayoría de los casos, un cojinete de rodillos en el lado del accionamiento accionamiento y un rodamiento radial r adial rígido en el lado contrario. Los rodamientos se suministran cargados de grasa. La cantidad de grasa a recargar y el período de engrase habrán de tomarse de la placa adosada junto a la boquilla de engrase. En motores grandes, el período de lubricación es de 3000 horas de servicio hasta 1500 r. p. m. y de 1500 horas a 3000 r. p. m. Las cantidades de grasa necesarias en cada lubricación de cojinetes de gran orificio vienen indicadas en el escudo. En caso de servicio ininterrumpido, durante día y noche, resultan períodos de engrase relativamente cortos. La grasa limpia se inyecta mediante una bomba en la cámara del cojinete, de tal forma que es impulsada de dentro afuera a través del cojinete, y los residuos son empujados por un regulador de cantidad de grasa a la parte accesible desde fuera de la cámara del cojinete. Esta lubricación puede repetirse varias veces; después de unas 1000 a 2000 horas de servicio, aprovechando una pequeña pausa, debe quitarse la grasa usada, abriendo la tapa de los cojinetes. Todas las máquinas con cojinetes de rodillos se aseguran para que queden protegidas las superficies de rodaje frente a posibles desperfectos por vibraciones durante el transporte. Los cojinetes de motores con una potencia superior a los 300 kW llevan, además de un dispositivo de lubricación, un regulador de cantidad de grasa, que hace innecesaria la parada del motor para quitar los residuos de grasa. El regulador de cantidad de grasa consta de un disco centrifugador de la grasa, alojado dentro de la carcasa del cojinete y un depósito colector de la grasa, situado en la tapa exterior del cojinete. En motores grandes, el depósito colector de grasa tiene forma de bote y va montado, estanco al polvo, en un orificio de la tapa exterior del cojinete. El disco centrifugador de la grasa extrae del cojinete los residuos y el exceso de grasa, impulsándolos hacia el bote colector, el cual puede sacarse lateralmente, de forma fácil, con una sola manipulación, y vaciarse. De todos modos, después de varios años de servicio deben limpiarse a fondo los cojinetes, cargándolos nuevamente con grasa. En caso de que pudieran penetrar líquidos en las ranuras del motor o en el cojinete, existiendo el peligro de una saponificación de la grasa, habrá que prever juntas especiales en el cojinete y en el eje. Para ello se emplean anillos de junta axiales (juntas Simmering o Diring) o también, en todos los motores grandes, juntas laberínticas. A los motores pequeños se les dota siempre con rodamientos radiales rígidos silenciosos de elevada exactitud. La primera carga de grasa de los rodamientos radiales rígidos basta para unos dos o tres años.

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Entre las ventajas de los cojinetes de rodamiento frente a los de deslizamiento está el escaso entretenimiento, la protección frente a la suciedad y el rozamiento considerablemente menor en el arranque. El entrehierro de motores con cojinetes de rodamiento no n o varía, puesto que su desgaste es imperceptible. Los cojinetes de rodamiento normales pueden soportar un esfuerzo axial limitado, que viene dado en las correspondientes listas.

INFLUENCIAS QUE REDUCEN LA POTENCIA Servicio a gran altitud: A gran altitud, la disipación del calor de pérdidas es tan reducida, debido a la menor densidad del aire, que la máquina no puede suministrar la potencia nominal total. Esta reducción de potencia empieza a notarse a partir de los 1000 m sobre el nivel del mar. En motores con velocidades hasta 1000 r. p. m. esta reducción viene a ser la indicada por las normas VDE 0530, si bien, cada 100 m de altura del lugar de emplazamiento, a partir de los 1000 m sobre el nivel del mar, las temperaturas límites que rigen en otro caso se reducen en un 1 %. Cuando la reducción de la capacidad de refrigeración del aire se compensa, como consecuencia de la menor presión, por la temperatura correspondiente más baja, no es necesario reducir la potencia. Tal es el caso cuando la temperatura máxima de refrigeración en el lugar de emplazamiento no sobrepasa los valores dados en la tabla.  

Altitud del lugar de emplazamiento [m]

0 hasta 1000 1000 hasta 2000 2000 hasta 3000 3000 hasta 4000

Temperatura máxima del aire de refrigeración refrige ración [°C] 

40 35 30 25

Temperaturas ambientales elevadas: En las máquinas en que la temperatura máxima de refrigeración es superior a los 40°C, las sobre temperaturas límite se reducen de acuerdo con la siguiente tabla en caso de que la temperatura del medio refrigerante sea distinto del valor nominal. Temperatura del medio refrigerante [°C]

40 hasta 45 45 hasta 50 Más de 50

Reducción de la sobre temperatura temperatura límite [°C] 

5 10 Por acuerdo

Las sobre temperaturas límites reducidas rigen para los materiales aislantes de la clase A. E, B, F Y H, así  como para la prueba de calentamiento realizada en los talleres del fabricante. Estas sobre temperaturas corresponden en los dos primeros márgenes de temperatura de refrigeración, para las clases de aislamiento B, F Y H, a una reducción de la potencia de 3 y 6 %. En la clase de aislamiento E, la potencia debe reducirse aproximadamente en un 5 y 10% o más.

SERVICIO SILENCIOSO Los ruidos producidos por motores normales, que pueden ser de origen magnético o proceder de ventiladov entiladores, cojinetes y escobillas, no son molestos por lo general. Los motores silenciosos especiales satisfacen exigencias muy fuertes. Como consecuencia de su ventilación disminuida, su flujo magnético reducido, un aumento del entrehierro y otras medidas, puede ser necesaria una reducción apreciable de la potencia normal del motor. Para disminuir el ruido de cojinetes pueden equiparse estos motores con cojinetes de deslizamiento. Condición previa para una marcha realmente silenciosa es que los órganos de transmisión entre el motor y la máquina operadora estén bien equilibrados y perfectamente alojados.

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MARCHA EXENTA DE VIBRACIONES Del motor no deben partir vibraciones mecánicas perturbadoras, puesto que, de lo contrario, podrán trascender a otras partes de la instalación. Por esta razón, los motores trifásicos llevan rodamientos de precisión, sus roto res se equilibran con todo cuidado y después del montaje conjunto del motor se vuelven a equilibrar. Como es natural, las máquinas accionadas deben construirse y equilibrarse siguiendo los mismos puntos de vista, y alinearse exactamente con el motor. Con las designaciones de tipos W, y W2 se construyen ejecuciones especiales para marcha con vibraciones mínimas y silenciosas. La medida de vibraciones se realiza de acuerdo con las normas DIN 45 665.

PLACA DE CARACTERÍSTICAS De acuerdo con las prescripciones VDE 0530, el motor, al igual que cualquier otra máquina eléctrica, debe llevar una placa de características, la cual habrá de colocarse de modo que pueda leerse incluso en servicio. La disposición de los datos en esa placa viene normalizada por la ficha DIN 42961. En la figura se se muestra la placa placa de características características de las máquinas máquinas eléctricas cuyos cajetines habrán de ser rellenados por el fabricante. A título de ejemplo, se reproduce la placa de características de un motor trifásico de 1600 kW. Los datos más importantes son: nombre del fabricante, tipo, clase de corriente, forma de trabajo, número y potencia de la máquina, que se amplían mediante la tensión, la intensidad, el factor de potencia (cos ϕ), la frecuencia y la velocidad nominales y, en motores con anillos rozantes, también con la tensión en reposo y la corriente del rotor. Además se citará la clase de aislamiento, la clase de protección y el peso. La placa de características que -salvo excepciones- va unida solidariamente a la máquina, permite la eventual comprobación durante el servicio de sus datos más importantes y hace posible el cálculo correcto de los cables y el arrancador. En caso de consultas se citarán todos los datos de la placa de características, en especial, el número de la máquina.

NORMALIZACIÓN Los motores asíncronos, en especial si pertenecen a series de tipos, se construyen según dimensiones de montaje y demás prescripciones fijadas en las normas actualmente vigentes. De esta forma se garantiza una unificación de las principales dimensiones y se facilita considerablemente la adquisición, mantenimiento de stocks y sustitución de motores. La adaptación a las normas de otros países favorece el intercambio internacional de productos.

1.10. LA MÁQUINA ACCIONADA PAR MOTOR Y PAR ANTAGÓNICO El curso del par de giro de un motor con rotar de jaula puede estar influenciado en alto grado por el material de las barras del rotor y por la forma de su sección. Así se llega a los rotores de corriente desplazada, como el rotor de barras trapeciales y el rotor de doble jaula; éste lleva dos barras por ranura (figura 1). A la vista de la curva característica del par motor M en función de la velocidad (figura 2) se diferencian los siguientes pares especiales individuales: Par Ing. Alberto Egea

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nominal MN (a velocidad nominal nN); Par máximo MK (par máximo en marcha); Par de arranque MA (par estático); Par de bache MS (par mínimo entre la parada parada y el par máximo). máximo). Como par de aceleración aceleración MB se designa al exceso del par M desarrollado por el motor respecto al par antagónico exigido por la máquina accionada (figura 5). El arranque con un par elevado resulta poco conveniente o incluso nocivo para la mayoría de las máquinas operadoras. Por esta razón se trata de adaptar el curso del par de los motores de forma que se garantice una aceleración segura, en lo posible suave y sin tirones durante el tiempo de arranque hasta lograr la velocidad de funcionamiento nominal. Estos esfuerzos durante el arranque llevaron al desarrollo del rotor de barras trapeciales, empleado particularmente para motores grandes. Se trata de un rotor de barras múltiples mejorado, que permite un arranque perfecto de casi todas las máquinas operadoras en conexión directa; en el arranque en vacío, con frecuencia puede emplearse la conexión estrella-triángulo. La figura 3 muestra el curso típico de intensidad y par de giro de un motor de este tipo. La figura 4 muestra el rotor de barras trapeciales de un motor trifásico de 8000 kW, 1490 r. p. m. El motor acciona un compresor rotativo que, con una conexión directa y una intensidad de arranque que es 5,6 veces la nominal, desarrolla un par de arranque aprox. 80 % del nominal (figura 5). Con el rotor de doble jaula pueden lograrse valores de arranque más altos aún que con el rotar de barras trapeciales. No obstante, cuando las condiciones de arranque pueden satisfacerse con el rotor de barras trapeciales como ocurre en el 90% de los casos, se da preferencia a éste por su sencilla fabricación. Ahora bien, en caso de que con arranque estrella-triángulo y pares antagónicos altos su par de arranque no sea suficiente, habrá que tomar el rotor de doble jaula. En el caso de un arranque pesado (gran momento de inercia independiente), la doble jaula es, por el contrario, menos favorable, debido a la menor capacidad térmica de la jaula superior (de arranque) en comparación con otras formas de barras. En motores con rotor de barras trapeciales o de doble jaula, todo aumento del par de arranque -medido en un motor con rotar exento de desplazamiento de corriente- va asociado, para igual rendimiento y corriente de arranque, a una reducción del par máximo. La figura 6 muestra, a título de ejemplo, el curso del par de giro de un motor trifásico grande con rotor de barras trapeciales, el cual con una intensidad de arranque de 4,8 veces la nominal desarrolla un par de arranque de 1,2 veces el nominal y un par máximo dos veces el nominal (curva característica 1). Ing. Alberto Egea

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Si se eleva el par de arranque a 1,5 veces el nominal, por ejemplo, con un rotar de doble jaula, el par máximo desciende a 1,65 veces (curva característica 2) y el factor de potencia se reduce en 0,02. Si se aumenta el par de arranque al doble del nominal, el curso de la curva característica par-velocidad varía de tal forma, que el motor disminuye de nuevo su factor máximo de potencia en otro 0,02; por ejemplo, de 0,88 a 0,86. El curso descendente de la curva característica 3 es, de todos modos, poco idóneo para numerosas máquinas operadoras cuyo par antagónico crece con la velocidad, como en el caso de ventiladores y bombas. Estas exigen, más bien, un par creciente con el aumento de la velocidad, mientras que el par de arranque puede ser reducido. Para la aceleración de masas en movimiento es necesario un par de aceleración M b. Por consiguiente, el par motor M debe ser mayor que el par antagónico Mg, entre la parada y la velocidad de régimen, puesto que sólo se dispone como par de aceleración M b de la diferencia M—Mg. Así, pues, el valor del par de arranque y del par de bache en el tiempo de aceleración deseado deben corresponder, sobre todo, a la magnitud de las masas arrastradas y al par antagónico de las máquinas de traba jo. En la tabla se dan ejemplos de distintos tipos de arranque y pares antagónicos de máquinas operadoras. Las figuras 7 a 10 muestran las curvas características de los pares antagónicos de diversas máquinas operadoras. En general, los accionamientos se suelen arrancar sin carga, ello es posible normalmente, tratándose de molinos de carbón, bombas centrífugas (con válvulas cerradas), compresores rotativos, ventiladores y máquinas herramientas. El arranque pesado se presenta cuando la máquina operadora no se puede descargar, sino que ejerce un par antagónico similar o mayor que el nominal, o si hay que acelerar masas de inercia muy grande. En caso de arranque pesado o a plena carga, el par motor entre la parada y la velocidad de régimen debe estar muy Ing. Alberto Egea

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por encima del par antagónico de la máquina operadora, con el fin de que el período de aceleración no sobrepase un tiempo prudencial. En la parada debe tenerse en cuenta el roce relativamente elevado de reposo, que puede ser distinto según la disposición del accionamiento, pero siempre superior al rozamiento en el sucesivo movimiento.

ARRANQUE DEL MOTOR ACOPLADO La máquina accionada impone dos condicionantes fundamentales al arranque: Par resistente o par antagonico. Inercia de las masas giratorias.  

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PAR RESISTENTE El conocimiento de la evolución del par resistente a la largo del proceso de arranque es primordial para el estudio de este proceso y finalmente para determinar el punto de funcionamiento, que es el que da el régimen estable en velocidad, par y potencia. El par resistente está motivado por las resistencias pasivas, que vistas desde el eje de accionamiento se traducen en el par necesario que hay que aplicar para vencerlas. Hay cuatro mecanismos de fricción: Fricción de Coulomb. Constante para cualquier velocidad. Fricción estática. Importante a velocidad nula. Fricción viscosa. Originada por los fluidos. Proporcional a la velocidad. Fricción fluida. Originada por los fluidos y crece más rápidamente que la velocidad. En las figuras 7 a 10 pueden verse las evoluciones de distintos pares resistentes. Las máquinas reales tienen presentes en mayor o en menor grado estos cuatro tipos de fricción. Por ejemplo, en los ventiladores o en las bombas centrífugas predomina la fricción fluida y las otras en menor grado. En algunas máquinas el par resistente es menor con la máquina en vacío que en carga; se emplea esta propiedad para aligerar la fase del arranque que puede ser problemática. Además de las características de par resistente que se acaban de ver, es preciso referirnos a otras que han sido sumarizadas en la Tabla. Estas propiedades son: Irregularidad del par resistente. Son las oscilaciones del par resistente referidas al par medio. Esto sucede en las máquinas alternativas. Estas máquinas son fuentes potenciales de problemas de resonancia mecánica en la línea de transmisión de potencia mecánica entre motor y máquina accionada. 

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Frecuencia de arranques. Hay motores con una frecuencia alta de arranques por unidad de tiempo, por lo que las solicitaciones propias de esta fase se agravan por acumularse. Estos motores han de estudiarse de forma especial. Inercia que condiciona de un modo importante el arranque.

Máquinas accionadas más usuales Máquinas de elevación: A esta clase pertenecen los ascensores, montacargas y grúas (Figura 1). El par resistente de estas máquinas es prácticamente constante, exceptuando el par estático de despegue. Tienen un tambor, polea o disco para convertir el movimiento lineal en rotacional. De acuerdo con la figura se cumplen las siguientes ecuaciones:



Donde: : Velocidad lineal en m/s : Diámetro de la polea en m : Masa de la carga en Kg

        

: Velocidad de rotación en rad/s : Par resistente Nm : Aceleración de la gravedad 9,81 m/s 2

En el eje del motor el par resistente es distinto, pues el reductor de velocidad lo modifica proporcionalmente, pero su magnitud permanece constante a lo largo de toda la banda de velocidad. En ascensores y en montacargas existe un contrapeso de m cp que trata de compensar, para la mayoría de los regímenes de carga, la carga útil m y la de la caja ma. Tomando:

El par resistente será en este caso:

     

                  

La inercia (J (J) referida al eje del tambor o polea que el ascensor añade a la l a del motor será:

En los casos de grúas hay que eliminar los valores de ma y mcp que no existen. Bombas y ventiladores: Con excepción del par de despegue (oscila entre el 5÷20% del nominal), el par

      

resistente que estas máquinas oponen al motor es una función parabólica de 2° grado de la velocidad:



Donde: : Par resistente Nm



: Constante genérica



: Velocidad de rotación en rad/s

La potencia en régimen nominal de ambas máquinas está dada por:



Donde:

    

: Potencia en W : Presión total en la boca de la bomba o ventilador en N/m 2 Ing. Alberto Egea



: Caudal de agua, fluido y gas en m3/s : Rendimiento de la bomba o ventilador

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La presión p suele expresarse de forma diferente según estemos con bombas o ventiladores.

  

          

Bombas

Donde:

: Altura total que genera la bomba (m. col de fluido), con pérdidas de carga. : Aceleración de la gravedad = 9,81 m/s 2 : Densidad del fluido (kg/m 3); agua = 1.000 kg/m3

Ventiladores

Donde: Presión total estática + dinámica (mm. col de agua)

Bobinadoras o arrolladoras: Son máquinas muy diversas,



: Aceleración de la gravedad = 9,81 m/s 2

pero todas responden a un patrón general, por el cual el diámetro de la bobina crece regularmente tensado con una fuerza constante, y su velocidad angular decrece, aunque la lineal de arrollado permanece igual. Lo que se acaba de citar corresponde al proceso de arrollado y sucede inversamente en el proceso de desenrollado. En estas máquinas se cumple:

         



Donde:

: Par resistente Nm : Velocidad de rotación en rad/s : Diámetro de la bobina en m



: Tensión de arrollado : Velocidad lineal m/s

Ya que la tensión y velocidad lineal de arrollado son fijas durante cada proceso, si multiplicamos miembro a miembro estas ecuaciones tenemos que:

  

La curva de par resistente-velocidad tiene la forma de parábola equilátera, como se ve en la figura. El estudio de otros tipos de máquinas accionadas tales como vehículos en sus diversas variantes, máquinas herramientas, robots, etc. , se puede hacer en una primera aproximación de acuerdo con los datos que da el fabricante y con curvas típicas tales como las que se han visto en este apartado.

INERCIA RESPECTO AL EJE DE GIRO El momento de inercia o más simplemente inercia es un concepto matemático que caracteriza las propiedades dinámicas de los volantes. Intuitivamente se conoce que dos volantes de la misma masa, uno de ellos más largo axialmente y de menos diámetro que el otro, se comportan en las aceleraciones y deceleraciones de distinto modo. Así se sabe que el de mayor diámetro tarda más en los procesos de aceleración y deceleración angular. De acuerdo con la Figura, el cuerpo gira alrededor de su eje con velocidad n N. Al ser el cuerpo rígido, todos sus elementos de masa m asa dm se mueven con la misma mism a velocidad angular. En cada elemento de masa se cumple la ecuación del par acelerador: Ing. Alberto Egea

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                                            

El par acelerante total lo obtendremos por integración extendida a todo el volumen del sólido:

Denominamos inercia másica o momento de inercia de un cuerpo giratorio a la integral:

La unidad de inercia en el sistema SI es el kg m 2.

Hay otras designaciones cuya equivalencia es la siguiente: PD2 (española, francesa) J (kg m2) = PD2/4· g con PD2 en kg m2 GD2 (alemana) J (kg m2)= GD2/4. g con GD2 en kg m2 2 2 Wr (anglosajona) J (kg m ) = Wr2/g con Wr2 en lb ft2 En las expresiones anteriores g = 9,81 m/s 2 aceleración de la gravedad y g = 32,16 ft/s 2 para el anglosajón.

En muchos casos hay que adecuar la velocidad de la máquina accionada a la del motor. Entonces hay que emplear engranajes, correas, poleas, etc. Desde el punto de vista de cálculo el comportamiento de cada uno de los métodos citados es idéntico. En primera aproximación no hay deslizamiento entre engranaje motor y engranaje conducido. En la figura vemos la disposición esquemática. En el punto de contacto se cumple el equilibrio de fuerzas f 1 = f 2 y podemos poner las ecuaciones de pares en el piñón y en la rueda arrastrada:

                                                  

También se cumple que la velocidad lineal es idéntica en el punto de contacto:

Eliminando en las ecuaciones anteriores f 1 , f 2 y nN2 resulta que:

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Se ve que la inercia J2 en el eje de velocidad nN2 se añade a la inercia J1 en el eje de velocidad nN1 pero corregida por la relación:

             



Siendo la relación de transmisión del sistema de cambio de velocidad usado. Se define la inercia equivalente referida al eje 1, como:

MAGNITUDES DEL ARRANQUE

Tiempo de arranque Por sencillez se adoptará el caso mas frecuente de un arranque el el cual la inercia J es constante, entonces:



Donde: : Par motor



      

           

: Par resistente

: Momento de inrecia total

La integral de esta ecuación nos da el tiempo de arranque.



: Velocidad de rotación

En esta integral definida, los límites son respectivamente respectivamente la velocidad inicial al comienzo del proceso nN = 0, y la final que normalmente es la nominal del punto de funcionamiento nN. Esta integral no es en sí de solución difícil; sin embargo, el mayor problema es que las funciones M M = f (nN) y ML = f (nN) son de forma complicada. En los manuales de electrotecnia tradicional se indicaban métodos de integración gráfica para los casos en los que las funciones de par fueran complicadas; complicadas; actualmente es preferible acudir a métodos de integración por intervalos resueltos con hoja de cálculo. Para ello dividimos la banda de velocidad en intervalos iguales. El número de intervalos será tanto mayor cuanto más variables sean las curvas MM = f (nN) y ML = f (nN). Nos hemos de asegurar con esta división que dentro de cada intervalo la variación de las funciones sea pequeña. En los casos normales un número de intervalos de 10 es totalmente suficiente. Leemos en el centro de cada intervalo los valores de MM = f (nN) y ML = f (nN). La diferencia Mb = MM — ML, es el llamado par acelerador. Si dividimos la inercia total J por el par acelerador de cada intervalo, y la multiplicamos por el incremento de velocidad, obtendremos el incremento de tiempo empleado para pasar de la velocidad inicial a la final del intervalo. Se opera en radián/s, para evitar constantes engorrosas. Entonces el tiempo de arranque tA puede calcularse como:

  

Donde:

     

: Momento total de inercia en Nm 2 (m R2 momento total de retardo en kg m 2, GD2 = 4 g. mR2) : Velocidad en r. p. m. : Valor medio temporal del par de aceleración del motor en Nm.

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Puesto que la simplificación que supone el tomar un par constante de aceleración no suele ser admisible, a causa de la fuerte inflexión de la curva del par motor M respecto a la velocidad n, el cálculo del tiempo de arranque se subdivide, en este proceso, la superficie entre las curvas características de par motor y el antagónico se desglosa, p. e., en tres partes iguales, que van de 0 a n1, de n1 a n2 y de n2 a n3; de forma conveniente, para n3 se elige el 95% de la plena velocidad. En cada caso, estas partes se sustituyen por rectángulos de igual superficie con alturas M b1, Mb2 Y Mb3. Luego se pueden calcular cada uno de los tiempos parciales en segundos de acuerdo con la expresión del t A.

                                           , tiempo total de arranque desde n= 0 a n= 0,95 nS

Corriente de arranque, par de arranque Con vistas a la red y a los aparatos de maniobra se ha de procurar mantener reducida la corriente de arranque de los motores para conexión directa. Por lo general, su intensidad se expresa como múltiplo de la corriente nominal y permite así la comparación de motores de distinto tamaño. Una corriente de arranque excesivamente pequeña repercute de forma desfavorable sobre los valores técnicos de las máquinas, y especialmente sobre el par de arranque, el par máximo y el factor de potencia nominal. La influencia sobre el rendimiento es, por el contrario, reducida. En la figura se puede apreciar, en el diagrama circular simplificado por desprecio de las pérdidas, la influencia de la corriente de arranque sobre el par máximo en un motor con rotor exento de desplazamiento de corriente. Estas dos magnitudes se refieren, por lo general, a los valores nominales. El par nominal y el máximo están representados por las cotas AB y CD, mientras la corriente en vacío I0 y la de cortocircuito (o de arranque) IA corresponden a las cotas OAo y OF. El par máximo es, pues:

       

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Ejemplo: IA = 105 A; I0 = 10 A ; Iw = I1 cosϕ = 27 A

         

En la práctica el par máximo es menor, debido a las pérdidas en los devanados y a la influencia del desplazamiento de corriente que existe realmente, y viene a ser de apenas 1,6 veces el par nominal. En la gráfica se muestra la dependencia aproximada del factor de potencia y del par máximo respecto a la corriente de arranque de un motor de 50 kW, que desarrolla en el arranque aproximadamente el par nominal. Una reducción de la corriente de arranque de unas 5,5 a 3,5 veces su valor trae como consecuencia no solamente una considerable disminución del par máximo, sino también un empeoramiento del factor de potencia en cerca de cuatro centésimas. Por esta razón, con vistas a las características del motor en servicio permanente se recomienda no ajustar la corriente de arranque inferior a 4,5 a 5 veces el valor de la intensidad nominal. Si no es admisible tal corriente de arranque, debido a las condiciones de la red, se puede reducir la corriente de conexión mediante arranque estrellatriángulo o por transformador de arranque, siempre que el par antagónico necesario lo permita. La reducción de la corriente del motor desciende su par de arranque de forma exponencial. Si se designa el par y la corriente de arranque en uno de los estados con M'A e l'A, y con M"A e I"A en otro, rige la ecuación:

   

El curso de la intensidad del motor (corriente de arranque) entre reposo y marcha en vacío es diferente -incluso para igual posición del punto inicial y final- en motores de distinta potencia. En motores de pequeña potencia, la corriente durante el período de arranque desciende antes con velocidad creciente. Por el contrario, en motores de gran potencia desciende al principio lentamente y no cae con rapidez hasta el final del proceso de arranque. La figura muestra el curso de la corriente durante el período de arranque, en función de la velocidad de un motor trifásico de 4 kW y otro de 200 kW. Energía disipada en rotor y estátor Se realiza por integración de las pérdidas RI2 en rotor y en estátor. Las demás pérdidas se deberían de tener en cuenta en la integración, pero se desprecian por las siguientes razones: Las pérdidas RI2 aumentan mucho en la fase de arranque por ser las corrientes muy altas. Su variación temporal también es importante. Las otras pérdidas surgen en otros componentes del motor, y en cambio las RI2 están exclusivamente ceñidas a los bobinados de rotor y estátor, por lo que su concentración y sus efectos   

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(calentamientos y dilataciones) son muy importantes, y además estos componentes son los más delicados del motor y los más expuestos a los problemas de calentamiento. La energía perdida en el rotor durante el proceso completo de arranque es:

 

Donde: : Pérdidas térmicas en el rotor en W : Instante inicial considerado.



         

: Corriente rotórica en A : Instante final considerado.



: Resistencia rotórica en Ω

Las pérdidas Joule en el rotor se pueden expresar a través de la potencia electromagnética y el deslizamiento:



Donde:

                                               

: Corriente rotórica en A : Deslizamiento

Como:

: Resistencia rotórica en Ω : Velocidad sincrónica en rpm

: Potencia electromagnética en W : Par motor en Nm

se cumple:

De la definición del deslizamiento

resulta: resulta:

por lo tanto:

Sustituyendo todos estos valores en la integral que da WR y simplificando, obtenemos:

Esta integral se resuelve en la mayor parte de los casos por el método numérico semejante al aplicado para resolver el tiempo de arranque. Para ello habrá de conocer la evolución de las funciones ML y MM. En el caso de un arranque completo, los límites son si = 1, 1, sf = 0. 0. Vamos a ver el valor de esta integral de energía disipada en el rotor durante el arranque para el caso particular en el que ML, es nulo o muy pequeño, cualquiera que sea la función de MM en el caso de un arranque completo, con los límites si = 1, 1, sf = 0. 0. . Aplicando valores resulta:

             

Valor que coincide exactamente con la energía cinética de las masas del rotor en su movimiento giratorio. gir atorio. A continuación vamos a realizar el mismo cálculo para la determinación de la energía disipada en el estator durante un proceso de arranque:

 

Donde: : Pérdidas térmicas en el estator en W : Instante inicial considerado.



: Corriente estatórica en A : Instante final considerado.



: Resistencia estatórica en Ω

Si despreciaremos la corriente magnetizante, ya que en la mayor parte del proceso las corrientes de estátor y de rotor son muy altas y superiores a Im; tendremos que:

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               

Finalmente, haciendo transformaciones transformaciones parecidas a las realizadas r ealizadas para el rotor, tendremos que:

Vemos que la integral tiene la misma forma que la que calcula la energía disipada en el rotor, con la diferencia de que está afectada por la l a expresión:



Esta expresión, para los motores de ranuras profundas o los de doble jaula, que son los que tienen un acusado efecto de desplazamiento de corriente, no es fija, sino que es función del deslizamiento s; por tanto, esta relación deberá de mantenerse bajo el signo integral e intervenir en la integración que vayamos a realizar. Sin embargo, en los motores de anillos y en los de cortocircuito, cuyo desplazamiento de corriente es nulo o despreciable, puede salir de la integral i ntegral como factor constante y entonces se cumple:

    

Balance energético Consideramos el esquema de las transformaciones energéticas en régimen permanente, es decir, cuando las variaciones de velocidad y de energía cinética son muy lentas. P ara ello valen las relaciones:



Donde:

              

: Potencia electromagnética. : Potencia mecánica sin deducir las pérdidas mecánicas del motor.



: Pérdidas en el bobinado del rotor. : Deslizamiento

El balance que acabamos de presentar es interno en el motor. La energía disipada consumida en las resistencias de estátor y de rotor degenera irreversiblemente en calor. Durante la producción de calor se cumple en todo momento el siguiente balance térmico: Potencia de pérdidas = Potencia disipada al medio refrigerador + Potencia almacenada en el bobinado calentándose

Este balance es en potencia, pero también se puede establecer en energía para un tiempo determinado; por ejemplo, el tiempo total ta que dura el arranque. Los tres términos del balance varían en el tiempo, por lo que para su resolución hay que establecer una ecuación diferencial. Las variaciones son: Potencia de pérdidas. Función de las corrientes variables. Potencia disipada. Función de la diferencia de temperatura sobre el medio refrigerador (aire). Potencia almacenada en función de: Masa del bobinado; Calor específico del bobinado. Incremento de temperatura. En la integración de la ecuación diferencial intervienen las condiciones de contorno. Los métodos para calcular el calentamiento durante el arranque incluyen integración; aquí vamos a presentar un método simplificado.   

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El arranque es de duración muy corta y los mecanismos de transmisión de calor, aunque existen desde el principio del proceso, tienen muy poca importancia en las primeras fases, ya que la temperatura es baja al principio. Los devanados del motor trabajan en régimen adiabático y el balance energético ahora es: Potencia de pérdidas = Potencia almacenada en el bobinado

Esta igualdad aproximada extendida a todo el tiempo de arranque es: Energía de pérdidas = Energía almacenada en el bobinado

El método, además de ser aproximado, tiene la ventaja de dar una cota superior del calentamiento. La energía perdida en el rotor Wr se invierte en calentar la jaula rotórica, y We calienta el bobinado estatórico. Ejemplo Calcular la energía disipada en rotor y estátor en el arranque y el calentamientos de los bobinados, en un accionamiento que emplea un motor de jaula con los siguientes datos nominales. nominales. Potencia: 200 kW ; Velocidad: 586 r.p.m. ; Inercia conjunta: 95 kg m2 ; Resistencia estatórica R1 : 0,0050 Ω Resistencia rotórica R 2, para sN = 0,0060; para S=1, R2= 0,0150 Número de polos: 10 Masa del Bobinado de Cobre Estatórico: 40 kg Calor específico del Bobinado de Cobre Estatórico: 385,18 J /kg . °C Masa del Bobinado de Aluminio Rotórico: 15 kg Calor específico del Bobinado de Cobre Estatórico: 921,09 J /kg . °C Solución: de las curvas para el

accionamiento elegido, dibujadas a escala en un papel, se toman los valores medios de 10 intervalos iguales de velocidad. Los valores que se indican a continuación son ilustrativos de una solución al problema. Tiempo de arranque: 2,72 s Energía total del rotor: 311.560 J Energía total del estator: 138.472 J Calentamiento Rotor: 22,6 °C Calentamiento Estator: 9,0 °C Energía total (Rotor+Estator): 0,125 kWh

La evolución de las potencias se ve en la Figura donde se puede ver su importante variación durante el tiempo de arranque. De los resultados de este problema vemos que en este caso el calentamiento es mayor en el rotor que en el estátor, esto depende de cada caso en particular. Por tanto, clasificaremos a los motores respecto a su calentamiento relativo de rotor y estátor en: Motores críticos por el rotor. Motores críticos por el estátor. Generalmente a la primera categoría pertenecen los motores medianos y grandes y a la segunda los pequeños.  

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Frecuencia de arranques Con las indicaciones del apartado anterior podemos estimar la evolución de las principales magnitudes durante el arranque. Sin embargo, todavía no podemos predecir cómo se va a comportar el motor en una sucesión repetida de arranques seguidos de los correspondientes tiempos de trabajo, paradas y descansos. La predicción de este comportamiento tiene dos cuestiones principales: Comprobar si se superan o no las temperaturas máximas permitidas para los bobinados de estátor y rotor. Verificar si la vida útil del motor queda disminuida por un servicio dado con un número de arranques determinado. Para esto es necesaria la consideración de la disipación de las pérdidas al medio refrigerador (normalmente el aire). La evaluación de las mismas mi smas es función de: Número de arranques por unidad de tiempo. Par resistente durante el arranque. Factor de marcha para el ciclo de trabajo considerado. El período de descanso se hace con rotor parado o funcionando en vacío. Inercia total del motor y de la máquina accionada. Es usual definir el Factor de Inercia (FI) como la relación: 



    

       

Características térmicas del motor considerado y, en particular, el poder de disipación y las constantes de tiempo térmicas. La solución satisfactoria de este problema, desde el punto de vista práctico, se hace con los datos de fabricantes. Vamos a hacer un tratamiento simplificado del problema para comprenderlo mejor. Nos vamos a ceñir a los motores pequeños de hasta 15 ≈20 kW, que son los normalmente empleados en máquinas herramientas y de elevación, cuya característica principal de servicio es un gran número de arranques y paradas por unidad de tiempo. Los fabricantes suministran estos motores con un freno mecánico, de construcción monobloque con el motor, de tal modo que los frenados son mecánicos y así se puede aliviar al motor de las pérdidas del frenado eléctrico. Apenas se alcanza la velocidad estable de servicio del motor con la máquina arrastrada. Las consideraciones que siguen son simplificadas y consisten principalmente en: El par motor durante el arranque es constante, y se expresa en función del par de arranque MA mediante una constante K, que puede ser mayor o menor que la unidad. La experiencia dice que, para motores pequeños, esta constante se encuentra entre 0,9 y 1,0. El par resistente ML, es asimismo constante durante todo el proceso de aceleración; ésta es una situación normal en maquinaria de elevación y bastante corriente en máquina herramienta. En la Figura se ve la evolución de los parámetros. Durante el arranque se cumple: 

             

Dada la constancia de los pares, tenemos que:

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Y además la curva velocidad-tiempo es una recta que pasa por el origen, tal como se ve en la Figura. Transformando la ecuación resulta que:

                 

Esta ecuación da el tiempo necesario para el arranque en el caso particular de motor sin acoplar, arrancando sin carga (FI = 1, ML = 0):

Se podrá expresar el tiempo de arranque en otras condiciones cualesquiera, mediante este tiempo t A0, de acuerdo con la siguiente sig uiente ecuación:

La potencia electromagnética es constante durante el arranque y se asume que la potencia tomada de la red es prácticamente igual a ella. Esta potencia electromagnética es igual al producto del par motor (K.M B que se ha asumido constante durante el proceso) por la velocidad síncrona (que se asume igual a nN):

                          

La potencia tomada se reparte del siguiente sig uiente modo: Potencia mecánica Potencia eléctrica disipada en el rotor Sus evoluciones se ven en la parte inferior de la Figura. La energía disipada en el rotor durante el proceso de arranque es el triángulo sombreado de la figura, y su valor asciende a:

Los fabricantes dan los datos necesarios en sus catálogos y expresan el número de arranques por hora para el motor funcionando en las condiciones indicadas anteriormente (FI = 1, MB = 0). Como los motores son pequeños, la manera de determinar el máximo de arranques por hora es experimental. Es muy conveniente expresar los datos de los catálogos de manera gráfica para entender mejor las relaciones y ver las tendencias de una serie de fabricación.

1.11. METODOS DE ARRANQUE CONEXIÓN DIRECTA La forma más sencilla de conectar los motores trifásicos con rotor de jaula es la directa. Este procedimiento es usual en casi todas las explotaciones industriales y debería ser utilizado exclusivamente siempre que las condiciones de la red lo permitiesen. Todos los motores trifásicos son apropiados para el arranque directo. Para juzgar si un motor puede conectarse directamente o no, lo determinante es la caída de tensión que aparece en la red. Los motores trifásicos que hayan de conectarse a redes públicas están sujetos a determinadas prescripciones, que establecen establecen limitaciones en cuanto a la potencia y corriente de arranque.

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Mediante un dimensionado especial del rotor, que puede extenderse a la altura del alma de dispersión, a la resistencia de la jaula y a la forma de la sección de las barras, el fabricante está en situación de tener en cuenta, en determinadas circunstancias, las posibles condiciones especiales de arranque. Posiblemente haya que contar con una merma del factor de potencia, del rendimiento y del par máximo. Estas cuestiones han de aclararse con la debida antelación. Otra posibilidad para evitar cargas inadmisibles en la red al conectar motores con rotor de jaula de gran potencia es el empleo de un motor de arranque. Como tal se utiliza, por lo general, un motor con rotor de anillos rozantes de igual número de polos que el motor principal. Para el correspondiente par antagónico, el motor de arranque puede dimensionarse de modo que la intensidad de arranque sea similar a la nominal del motor principal. La desventaja de este procedimiento es, sin embargo, el choque de corriente que aparece siempre en la conexión del motor principal, desventaja que puede evitarse por m edio de un circuito especial. Según éste, el devanado del estator del motor principal (rotor de jaula) va conectado en serie con el devanado del estator del motor de arranque (rotor de anillos rozantes). El número de polos de este motor de arranque debe ser, en este montaje, menor que el del motor principal. En el margen de la velocidad nominal del motor principal, la conexión del estator prevista para este motor se establece cortocircuitando el devanado del estator del motor de arranque, sin choque de corriente de conmutación. Durante todo el período de aceleración ambas máquinas contribuyen a la formación del par de giro.

CONEXIÓN ESTRELLA-TRIÁNGULO Las medidas para limitar la corriente de arranque en un motor con rotor de jaula ya acabado, en el que no puede realizarse ninguna modificación, consisten normalmente en aplicar al motor durante el arranque una tensión reducida. El método más sencillo es la conexión estrella-triángulo, pero sólo se puede empear en máquinas cuyo circuito de servicio sea la conexión en triángulo. En el arranque, el motor se conmuta en estrella, y una vez alcanzada la velocidad de régimen se vuelve a conectar en triángulo. La corriente de arranque desciende en las acometidas a la red a menos de un tercio. En las ramas del motor se reduce a menos del 57 %. El par de arranque se reduce en igual proporción que la corriente de la red y, por tanto, es menor de un tercio del par de arranque en conexión directa. El arranque estrella-triángulo únicamente satisface su objetivo si el motor en la conexión de arranque se acelera aproximadamente hasta la velocidad nominal, es decir, si la máquina operadora puede descargarse. Si no fuera así, el motor queda en una velocidad inferior, y al conmutar tiene lugar un golpe instantáneo de corriente, que llega casi al valor de la intensidad de conexión no reducida, con lo cual no se logra, en parte, el efecto propio de la conexión estrella triángulo. Las figuras ilustran las interdependencias de estos casos. En el arranque estrella-triángulo, para un valor apreciable del par antagónico de la máquina operadora se produce un mayor calentamiento de arranque que en la conexión directa, debido a la menor tensión. Este no es el caso en la aceleración pura de masas. Sin embargo, si se presenta a menudo una carga débil, la conexión triánguloestrella ofrece la posibilidad de mejorar el rendimiento y factor de Ing. Alberto Egea

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potencia del motor de accionamiento, a base de conservar también en servicio la conexión en estrella en el margen de carga inferior a un tercio de la plena carga. La tercera figura muestra las curvas características de rendimiento y de factor de potencia para la conexión triángulo-estrella en función de la potencia suministrada por un motor trifásico de 7,5 kW de potencia nominal.

TRANSFORMADOR DE ARRANQUE Si se reduce la tensión aplicada al motor por medio de un transformador de arranque, la intensidad de parada se reduce en aquél en igual proporción, mientras que el par de bache y la intensidad de red disminuyen de forma cuadrática. Así, p. e., con una tensión de arranque del 50% de la red, es decir, para una relación de transformación de 2 : 1 entre el primario y el secundario, la intensidad de conexión en la red y el par de giro del motor sólo son el 25% de los valores que se obtienen en la conexión directa. Por consiguiente, la potencia del transformador de arranque, necesaria únicamente para el servicio de corta duración, es también el 25 % de la potencia aparente del motor en el caso de conexión directa. Si la intensidad de conexión se debe reducir en la proporción 1:n, 1:n, es decir, a IA/n, /n, la tensión secundaria del transformador de arranque tiene que estar con la del primario en la relación 1: raíz(n), raíz(n), y el transformador deberá calcularse para una potencia aparente en servicio de corta duración (S2) de 1/n de la potencia aparente de cortocircuito del motor a plena tensión. Ejemplo: ¿Cuál es la potencia absorbida por un transformador de arranque y qué tensión de arranque debe elegirse, si un motor

trifásico de 1600 kW, 6000 V, 180 A. absorbe en la conexión directa una intensidad de arranque 5,5 veces la nominal, desarrolla un par de arranque igual a 1,1 veces el par nominal y la intensidad de conexión ha de reducirse en la red a dos veces la intensidad nominal? En este caso n=5,5/2=2.75. Puesto que la corriente de la red se reduce a 1/2.75 de su valor, el par de arranque desciende igualmente a 1/2.75 del suyo, siendo por tanto 1,1:2.75=0.4 veces el par nominal. La tensión del secundario ha de ser igual a 1/raíz(2.75) veces la tensión del primario, es decir, 6000 : 1,66 = 3610 V. Puesto que la plena potencia aparente de cortocircuito del motor es de raíz(3). 6000. 180. 5,5. 10-3 = 10300 kVA, el transformador de arranque debe calcularse para 10300/2.75, es decir, para 3740 kV A en servicio de breve duración (S2). La correspondiente duración de la carga depende del tiempo de arranque y de la frecuencia de maniobra del motor.

RESISTENCIA

PREVIA MONOFÁSICA AL

ESTATOR Si hubiera que reducir el par de arranque del motor con medios elementales, con vistas a la máquina operadora o al proceso técnico, se puede intercalar una resistencia monofásica en una de las Ing. Alberto Egea

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tres acometidas del motor, la cual se cortocircuita una vez terminado el proceso de aceleración. El valor de la resistencia y la intensidad a que ha de estar prevista para el deseado par de arranque reducido se puede deducir de la primera figura. Las intensidades de arranque de las otras dos acometidas permanecen casi invariables. El factor de potencia en cortocircuito (cos ϕK) que aparece como parámetro en la segunda figura, puede estimarse en 0,4 para motores de una potencia entre 20 y 100 kW. Esta clase de arranque sólo entra en consideración en vacio o para reducido par antagónico. Es conveniente prever la resistencia previa con varias tomas, a fin de poder ajustar distintos valores del par de arranque. Ejemplo: El par de arranque de un motor trifásico asíncrono con rotor de jaula de 28 kW, 380 V, 1460 r.p.m., que desarrolla en cortocircuito un par de 1,8 veces el nominal, debe reducirse al valor de éste. Se conocen: la intensidad nominal = 54 A, la intensidad de arranque =260 A y el factor de potencia de cortocircuito cos ϕK = 0,4 ¿Qué resistencia monofásica hay que preconectar al estator y para qué

                                                                

intensidad ha de estar prevista?

En la parte superior de la segunda figura, con

y de la curva característica para cos ϕK = 0,4 se obtiene: a.R v= 1,25

Con a.Rv = 1,25 se obtiene en la curva característica de la parte inferior de la figura para cos ϕK = 0,4. Luego:

La resistencia monofásica R; a preconectar en el estator es, por consiguiente, de 1,06 Ω y ha de calcularse para 169 A en servicio de corta duración.

ARRANQUE DE MOTORES CON ROTOR DE ANILLOS ROZANTES Los rotores de anillos rozantes están dotados, por lo general, con devanados trifásicos, los cuales se conectan en estrella o en triángulo con tres anillos rozantes, en los que rozan las escobillas. Los rotores de anillos rozantes hasta unos 100 kW a 1500 r.p.m. se construyen en su mayoría con escobillas fijas. Los motores mayores se prevén frecuentemente con dispositivos levanta-escobillas y aros de cortocircuito. Por intercalación de resistencias externas en el circuito del rotor, conectadas a las escobillas, puede variarse entre amplios límites la corriente y el par del motor en el arranque y en la aceleración. Para cada una de las resistencias del rotar se obtienen diferentes curvas características del par de giro, teniendo todas ellas igual par máximo. El deslizamiento máximo es proporcional a la suma de la resistencia del devanado rotórico y de la resistencia previa de éste. Todas las curvas parten por ampliación de los valores de abscisas, medidos desde el punto de la velocidad sincrónica, hacia la izquierda de la curva característica par de giro-velocidad del motor con secundario cortocircuitado. Si se multiplica el valor de la resistencia Ing. Alberto Egea

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total del circuito rotórico, se multiplicarán en la misma proporción los valores de deslizamiento para iguales pares de giro, tal como se muestra, a título de ejemplo, en la primer figura para el triple y séxtuplo de la resistencia (es decir, por pre conexión de una resistencia de rotor doble y quíntuplo). De aquí puede hallarse una respuesta a la pregunta sobre el par de arranque del motor trifásico con anillos rozantes, en el sentido de que éste puede ajustarse a cualquier valor hasta el par máximo por medio de resistencias previas intercaladas en el circuito rotórico. Estas se elijarán de modo que el punto de arranque quede situado entre el punto de vacío y el máximo, con lo cual la intensidad de arranque disminuye mucho respecto a la de motores con rotar de jaula. Para un dimensionado correcto de la resistencia previa, la máquina arranca, p. e., con el par nominal, si también en reposo absorbe sólo de la red la intensidad nominal. Por lo general, el arrancador se ajusta para un arranque del motor con 50%, 100% o (en caso de arranque difícil) con 200%. En el proceso de aceleración del motor se reajusta generalmente el arrancador, de modo que se mantenga un par medio de giro y una intensidad media correspondiente (segunda figura). A menudo, el proceso de arranque en condiciones difíciles sólo puede vencerse con rotores de anillos rozantes. Al contrario del motor con rotar de jaula, en el que el calor de arranque y frenado se acumula exclusivamente en el rotor, en el motor con rotor de anillos rozantes se distribuye entre el inducido y las resistencias previas; con un dimensionado adecuado, la mayor parte del calor es absorbido por éstas. Las pérdidas se distribuyen según la relación, en cada momento, entre la resistencia del devanado rotórico y la resistencia previa de éste. Puesto que las resistencias previas correctamente calculadas tienen un valor varias veces superior al de las resistencias retóricas, la parte de calor que corresponde al devanado rotórico es menor. El motor absorbe de la red la potencia activa P, la cual es tanto mayor que la potencia de entrehierro PL cuanto menores son las pérdidas en el estator. PL depende únicamente del par de giro. Su subdivisión en la potencia mecánica del rotor P2 y en la potencia eléctrica secundaria de pérdidas Pv depende únicamente del correspondiente deslizamiento del motor. En reposo, es decir, en el momento del arranque, puesto que el deslizamiento es 1, la potencia total de entrehierro debe ser absorbida en forma eléctrica por el circuito del rotor; principalmente por las resistencias previas. La potencia mecánica es aún nula. El valor de la resistencia de arranque Rv necesaria para obtener un determinado par de giro M y un deslizamiento momentáneo deseado s se puede obtener con ayuda del deslizamiento s= f(M) (éste es el deslizamiento normal de servicio del motor) y de la l a resistencia del devanado rotórico R2. Esto es:

En reposo, debido a que s = 1, rige:

      

                             

Ejemplo: un motor con un deslizamiento nominal del 4% debe arrancar con par nominal, entonces:

La intensidad rotórica I2 se puede calcular aproximadamente mediante la potencia activa suministrada P2 en W, de la tensión rotórica en reposo r eposo U20 (medida entre dos anillos rozantes) y del rendimiento r endimiento η:

Con pares de giro hasta el valor del par nominal, la intensidad rotórica depende linealmente del par. Ejemplo: P 2 = 200 kW, U20 = 480 V, η = 92%. Ing. Alberto Egea

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ARRANQUE MEDIANTE ARRANCADOR ESTÁTICO (ARRANCADOR SUAVE) La aparición y abaratamiento relativo de los semiconductores de potencia, junto con la posibilidad de preparar algoritmos de control sofisticado en los modernos microprocesadores, han hecho que la electrónica de estado sólido permita realizar convertidores. Estos convertidores no tienen componentes en movimiento, por lo que se les denomina también convertidores estáticos. En el área de arranque de motores asíncronos se emplean los siguientes convertidores electrónicos a base de semiconductores de potencia: Arrancadores estáticos, llamados también arrancadores suaves. Equipos para insertar de modo pulsante la resistencia rotórica adicional de los motores de anillos. Indicamos que también se usa el convertidor de frecuencia, pero su justificación se hace por la función de regulación de velocidad, siendo la posibilidad de arranque una prestación adicional. Los sistemas de arranque ya descriptos para motores de rotor en cortocircuito dan como resultado unas intensidades muy superiores a la nominal, con discontinuidades importantes, cuando se hacen las conmutaciones. Es, pues, interesante analizar la posibilidad de empleo de arrancadores estáticos, denominados también arrancadores suaves. Son aplicables a los motores asíncronos de rotor en cortocircuito y a algunos motores síncronos cuando arrancan de modo asíncrono. Un sistema correcto de arranque ha de conseguir que la intensidad absorbida sea la precisa para vencer al par resistente y producir un exceso de par acelerador capaz de vencer a la inercia del motor más su máquina accionada en el tiempo requerido. Así, en accionamientos de bombas y ventiladores, el par de arranque crece con el cuadrado de la velocidad, por lo que en las primeras fases del proceso de arranque sobra par motor y sería posible arrancar con valores menores de la intensidad absorbida. Esta reducción de la intensidad evita esfuerzos y caídas de tensión en los transformadores y en las líneas de alimentación de los motores, consiguiendo mejorar la calidad del servicio en la instalación del usuario y en la de otros que están conectados a la misma línea de alimentación. En la Figura 1 se ve la disposición de principio de un arrancador estático suave. Cada línea de fase tiene dos tiristores en anti paralelo, de modo que la tensión aplicada al motor se controla variando el ángulo de conducción de los tiristores. Al comienzo, los tiristores son encendidos con lapsos muy cortos, de modo que el efecto es el de una reducción de tensión aplicada en las bornes del motor. El motor asíncrono modifica el par y la corriente en función de la tensión aplicada. De este modo el par y la intensidad quedan controlados a través de la tensión aplicada. A medida que el arranque progresa, el sistema de control va aumentando el ángulo de conducción manteniendo la intensidad dentro de las consignas proporcionadas por el control. Actualmente, todos los sistemas de control se realizan a base de microprocesadores, en los que se integran funciones de control principal y auxiliar, tales como: Control de intensidad. Rampa de tensión aplicada. Control de tiempo de arranque. Optimización del factor de potencia del motor. Optimización del rendimiento a bajas potencias. Monitorización. Auto diagnóstico.  

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Las ondas de corriente no son sinusoidales y sus armónicos superiores producen en el motor efectos indeseables, tales como: Pares parásitos. Pérdidas adicionales y calentamiento. Vibraciones. Ruido. Estos efectos negativos quedan compensados por las ventajas del sistema. Al variar la tensión aplicada en bornes del motor, se producen los siguientes efectos: El par motor cambia proporcionalmente al cuadrado de la tensión eficaz. La intensidad absorbida es proporcional a la tensión eficaz. Este arranque tiene similitud con algunos de los ya descritos, y pertenece a la categoría de los de tensión reducida. Guarda analogías con el modo de arranque controlado por resistencias en el estator, con diferencias a favor del arrancador suave, ya que ahora la tensión aplicada es directamente controlable. Con los arrancadores estáticos, se obtienen pares suaves e intensidades adecuadas a las demandas de cada accionamiento. La variación gradual de la tensión eficaz de salida del arrancador suave se hace con dos criterios independientes o relacionados: Rampa de tensión aplicada a partir de un valor mínimo. Intensidad limitada. Gracias a ellos obtendremos: Control de intensidad propiamente dicho. Control dinámico de sobretensiones de forma que, al aparecer las mismas, el sistema de control reduzca el ángulo de conducción de los tiristores con el fin que la tensión aplicada sea la de consigna. Ahorro de energía. El sistema de control puede medir el factor de potencia del motor y, en consecuencia, reduce la tensión aplicada en cuanto el motor está dando potencias inferiores a la nominal. Las pérdidas magnéticas disminuyen mejorando el rendimiento. Sin embargo, hay que hacer un análisis correcto, pues el arrancador suave da incrementos de pérdidas en el motor, como se acaba de indicar anteriormente. Protección térmica del motor, sus cables, del aparataje y del propio arrancador. Protección mecánica del conjunto motor, máquina accionada, transmisión y engranajes gracias al control de aceleración que se puede lograr. Control en la fase de frenado. El arrancador estático no vale para los arranques muy duros que exigen fuerte par motor, ya que funciona en base a reducción de tensión. En estos casos la única solución es emplear un motor de rotor bobinado con inserción de resistencias. Actualmente los arrancadores estáticos suaves están normalizados por los fabricantes, en sus gamas de baja y media tensión. Algunas aplicaciones típicas: Maquinaria textil: impide las roturas del hilo o fibra. Cintas transportadoras: evitan daños en los materiales que transportan. Bombas: eliminando el golpe de ariete. Telesillas y remontes de esquí: aumentando el confort y la seguridad de los pasajeros. Sopladores y ventiladores: por su alta inercia y bajo par. pa r. Unidades de trefilado. Bombas que controlan el caudal mediante un gran número de arranques y paradas. Compresores. Plataformas móviles. Trituradoras y agitadoras en los procesos químicos.    

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Opciones: Los fabricantes dan algunas otras opciones al arrancador estático, que sirven para hacer más atractiva su aplicación en los accionamientos; citamos, entre ellas: Parada suave. Incremento de tensión al inicio de arranque. Ahorro energético en los regímenes de bajas potencias. Parada suave: Hay accionamientos en los que la característica de par resistente M L(n) tiene una pendiente elevada y la inercia referida al eje del motor m otor es baja. Esto sucede en las bombas centrífugas, cintas transportadoras, elevadores. En las bombas la desaparición brusca de tensión en bornes hace que la deceleración elevada provoque inestabilidades hidráulicas en el sistema (golpe de ariete).Esta función de parada suave facilita una rampa de tensión de valor negativo y que usualmente es del doble de duración que la rampa de arranque. La rampa acaba en la tensión umbral para el arranque Uo y entonces se desconecta el motor. Esta función de parada suave no tiene sentido en los accionamientos de par resistente pequeño y alta inercia. Hay en ciertas máquinas accionadas un par resistente muy fuerte a velocidad cero, que baja inmediatamente: es el denominado par de despegue. En estos casos un arrancador estático convencional tendría dificultades para iniciar con baja tensión el proceso de arranque. La solución adoptada por algunos fabricantes es permitir en el inicio del proceso que el arrancador suave dé la tensión nominal durante instantes tan breves como 5 o 10 períodos (0,1 a 0,2 segundos). De esta manera se dispone del par de arranque pleno para vencer al par de despegue. Pasado este período, el control retorna a la función de arranque suave con tensión creciente en rampa, por ejemplo. A esta función se le denomina booster (véase Figura 2).   Ahorro energético: Partimos de la base que la principal aplicación del arrancador estático es realizar el arranque suave de los motores eléctricos desde sus puntos de vista eléctrico, dinámico y térmico. Además, al reducir las corrientes absorbidas, se prolonga la vida de los motores e instalaciones y se reducen sus costos de reposición y de mantenimiento. Como el arrancador es un equipo que varía la tensión de alimentación de modo continuo, los fabricantes incorporan en los arrancadores suaves la posibilidad de emplearlo para alimentar a los motores eléctricos con tensión reducida durante los períodos en los que la potencia que suministra es muy baja respecto de la nominal. El motor asíncrono disminuye mucho su rendimiento por debajo del 25% de su potencia nominal. Esto se debe a que las pérdidas magnéticas y mecánicas son fijas y dependientes del cuadrado de la tensión de alimentación y de la velocidad, respectivamente. El factor de potencia disminuye mucho más acusadamente, haciéndolo ya por debajo del 50% de la potencia. Esto es debido a la intensidad magnetizante o corriente de vacío que depende de la tensión de alimentación del motor. Por tanto, se podrá alimentar al motor con tensión reducida, siempre que el par exigido sea mucho menor. En este caso: Disminuyen las pérdidas magnéticas en función del cuadrado de la tensión y, por tanto, mejora el rendimiento. Disminuye la intensidad de vacío o magnetizan te, algo más que la bajada de tensión (el motor está magnéticamente en la zona de saturación). En consecuencia, mejora el factor de potencia. Estas mejoras están parcialmente anuladas por efectos de sentido opuesto, tales como: La tensión más baja hace que el deslizamiento sea superior al que debería corresponderle. Esto significa un incremento en las pérdidas Joule rotóricas. Las pérdidas Joule del estator suben algo, pues aunque la potencia es reducida se absorbe de línea con menor tensión.   

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El arrancador estático tiene pérdidas propias, que aunque pequeñas, han de ser consideradas. El motor sufre pérdidas eléctricas y magnéticas adicionales por estar alimentado con tensión no sinusoidal. En consecuencia, la aplicación del arrancador suave para el ahorro energético con potencias bajas es difícil de justificar por sí sola y solamente se ve razonable si existe alguna de las circunstancias siguientes: Muchas horas de servicio con potencias bajas (en torno al 25%). Cuando se necesite también la función del arranque suave. Para una evaluación técnico-económica del ahorro energético se recomienda un análisis riguroso a partir del conocimiento del desglose de pérdidas del motor candidato a esta aplicación, así como del número de horas de servicio con potencia baja. Los motores que mejor se prestan para que esta medida sea justificable son los que tienen una alta proporción pr oporción de pérdidas magnéticas frente a las totales. En la evaluación de las ventajas energéticas hay que tener en cuenta la mejora del factor de penalización por mejor factor de potencia. También se reduce la punta contratada. El control de los arrancadores suaves mide continuamente el factor de potencia comparando los pasos por cero de las ondas de tensión y de intensidad. Mediante los algoritmos de control, busca la optimización del factor de potencia adaptando la mejor tensión de entrada al motor, variando el ángulo de encendido de los tiristores. Esta función, que se incluye en los equipos comerciales, no está siempre activada. En los manuales de instrucciones se dan indicaciones para ajustarla a los casos en l os que haga falta. Hay una posibilidad de ahorro energético para los motores grandes que accionan cargas de alta inercia, y los cuales, sin arrancador suave, al tener arranque largo y difícil no pueden arrancar muchas veces, pues aumentan sus averías. En estas circunstancias los operadores de estas instalaciones, por seguridad, mantienen los motores en vacío en vez de pararlos. Aquí sí tenemos una oportunidad de ahorro energético más clara.  

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Instalación del arrancador estático: En lo que se refiere a la integración de los arrancadores estáticos suaves en el esquema de control del motor, existen diversas posibilidades, en función de las especificaciones para el accionamiento completo. Cuando el motor ha de ser para los dos sentidos de giro, el arrancador suave va en cabeza y posteriormente el inversor formado por dos contactores. Esta es la disposición empleada, ya que el arrancador suave es sensible al cambio en la secuencia de fases. También en los casos en los que el arrancador suave se prevé sólo para arrancar, hace falta un contactor que lo puentee durante el servicio normal. Las funciones protectoras más salientes que pueden llevar incorporadas los arrancadores estáticos suaves. El propio arrancador está protegido con fusibles ultrarrápidos. La alta capacidad de proceso de información y la posibilidad de programar algoritmos sofisticados en los microprocesadores que controlan el arrancador suave hace posible transvasar ciertas protecciones del motor al microprocesador. Así se pueden evitar los guarda motores con protección magneto térmica. Los arrancadores suaves ofrecen como opción normal protecciones para el motor y el propio arrancador, tales como: Sobrecargas mediante imagen térmica del motor y memoria térmica para impedir nuevo arranque antes del enfriamiento. Protección magnética de cortocircuitos. Contactos libres de potencial para relés de señalización. 

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Descripción: El arrancador estático es un regulador de tensión alterna con tiristores con dos partes fundamentales: Módulo de potencia. Módulo de control. El módulo de potencia consta de un puente de tiristores de potencia con 6 semiconductores montados de modo que dentro de cada fase haya dos en oposición o en anti paralelo. En la fase, uno de los dos tiristores conduce un tiempo máximo que corresponde a π radianes eléctricos (180° o 10 ms en corriente alterna de  

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50 Hz). Este ángulo de conducción puede variar desde 0° hasta el máximo de 180°. En este módulo de potencia se incorporan elementos tales como: Varistores o diodos Zener para la supresión de sobre tensiones procedentes de la red. Se eligen elig en para que limiten la sobretensión al 150% de la nominal. Circuitos R - C, uno por cada tiristor, para absorber las l as sobretensiones locales. Circuito de encendido a través de un transformador de impulsos. En los arrancadores estáticos de MT (6 kV) se disponen 3 tiristores en serie dentro de cada rama. En esta situación son necesarias resistencias de reparto de tensión entre los tiristores. Los transformadores de impulsos para el disparo son de alto aislamiento. También hay arrancado res estáticos en los que se transmiten los impulsos por fibra óptica. Los módulos de control tienen diversas posibilidades que se describen a continuación. En los sistemas de control por intensidad hay un bucle cerrado en el cual los algoritmos adecuados están programados en un microprocesador. Se ajusta la intensidad de consigna en el panel frontal del regulador de tensión mediante un potenciómetro y se compara con la intensidad real que circula por el motor. Para medir la intensidad hay dos transformadores de intensidad en dos fases; su salida en corriente alterna se rectifica dando una salida en corriente continua normalizada, que se compara con la de consigna. La señal de error pasa a un regulador PID, que determina la corrección en el ángulo de encendido de los tiristores. Esta corrección se amplifica linealmente y genera los pulsos de disparo que pasan a los transformadores de impulso de los tiristores. El sistema descrito no tiene retardos importantes, y su velocidad de respuesta total es del orden de 10 ms, equivalente a un semiperíodo. Este sistema garantiza un buen seguimiento de la consigna en condiciones nominales, de arranque, y también en otras tales como las de sobrecarga y cortocircuito. cortocircuito. Las consignas se pueden variar para lograr: Intensidad constante durante el arranque. No se puede bajar de cierto valor en función del par resistente de la máquina m áquina accionada. Intensidad para lograr un arranque en rampa. Teóricamente sería necesaria una señal de velocidad procedente de una dinamo tacométrica o equivalente. Sin embargo, si se conoce la curva de par resistente en función de la velocidad, basta hacerlo por cálculo. Intensidad de protección del motor. Una vez logrado el arranque, la consigna pasa a un valor que es del orden del + 10% de la nominal del motor. De este modo protegemos al motor contra sobrecargas, agarrotamientos de la máquina accionada y cortocircuitos. Al módulo de control para arrancadores de tensión controlada entra la consigna en forma de tiempo total para la rampa, mediante un potenciómetro frontal. En consecuencia, hay un generador de rampa. Para los casos de motores con tensiones superiores a 380 V hay que instalar transformadores de tensión en dos fases, y para las tensiones bajas se hace una toma directa de tensión. Estas tensiones se convierten en tensión normalizada de c/c mediante el rectificador que se trata en el microprocesador de control. Este micro realiza las l as siguientes funciones: 

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Error respecto de la tensión de referencia en cada momento. Cálculo del factor de potencia del motor en función de la diferencia temporal de los pasos por cero de tensión e intensidad. En la fase de arranque no se tiene en cuenta el factor de potencia. La señal de error va al regulador PID, siendo el resto de la actuación similar a la descrita para el otro modo m odo de control. El modo de ahorro energético, que existe como opción en la mayor parte de arrancadores, se activa una vez arrancado el motor y se consigue una optimización del rendimiento. En estas circunstancias, y si el motor está en vacío o en baja carga, se retrasa el inicio del disparo, con lo que la tensión en bornes baja, hasta que se maximiza el valor del factor de potencia. 

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1.12. ESQUEMAS DE ARRANQUE DEL MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO ARRANQUE DIRECTO CON INTERRUPTOR.

Control local: La asociación de un interruptor, un contactor y un relé de protección térmica permite el corte en carga y protege contra sobrecargas. Controles o Activación: manual o mediante pulsador. o Disparo: • manual, mediante pulsador; • automático, cuando actúa el relé de protección térmica, o en caso de falta de tensión. o Rearme: manual, tras un disparo por sobrecarga. o Señalización del disparo: por un contacto auxiliar (97-98) incorporado al relé tripolar de protección térmica. o Protecciones garantizada g arantizadas: s: • Por un relé tripolar de protección térmica, contra sobrecargas sobrecargas débiles y prolongadas y corte de fase. • Enclavamiento de la apertura del cofre si el interruptor no está abierto. Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual del interruptor Q1. Cierre de KM1. Características: Q1, calibre In motor; KM1, calibre In motor en función de la categoría de uso; F1, calibre In motor. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en I (17-18). Cierre de KM1. • Auto mantenimiento de KM1 (13-14). • Parada mediante impulso en O ó por disparo del relé de protección térmica F1 (95-96). Control local y a distancia: El aparato está equipado con un control local, pero como éste puede resultar inaccesible, inaccesible, dispone de un control complementario a distancia.

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Controles Activación: • manual, control local, mediante pulsador; • manual a distancia, mediante pulsador. o Disparo: • manual, control local y a distancia mediante pulsador; • automático, cuando actúa el relé de protección térmica, o en caso de falta de tensión. o Rearme: manual, tras un disparo por sobrecarga, posibilidad de rearme a distancia. o Señalización del disparo: • por un contacto auxiliar (97-98) incorporado incorporado al relé tripolar de protección térmica; en la activación, • mediante piloto incorporado al control a distancia di stancia.. Protecciones garantizadas: garantizadas: íídem dem control local. Funcionamiento del circuito de potencia: ídem control local. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en I (17-18) o I (13-14). • Cierre de KM1. • Auto mantenimiento de KM1 (13-14). • Parada: impulso en O (21-22) o por disparo del relé de protección térmica F1 (95-96). o

Material necesario (Códigos Schneider Electric):

Q1: 1 interruptor-seccionador tripolar, tipo VC-, que enclava la puerta de la envolvente; KM1: 1 contactor 3P + NA, calibre In motor en función de la categoría de uso, tipo LC1-; F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor, tipo LR2-; Auxiliares de control: unidades de control y de señalización, tipo XB2-B, XA2-B; Auxiliares de equipos: envolvenM… – repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-; Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1tes, tipo ACM… – Auxiliares de cableado, tipo AK2-; Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, ABA-, ABE-, ABL-. Referencias de los equipos catalogados (Schneider Electric)

Arrancadores en cofres, tipo LG1-. El motor debe protegerse con un relé tripolar de protección térmica, que se encarga por separado. Material adicional: 1 caja de pul sadores, tipo XAL-.

ARRANQUE DIRECTO CON O SIN SECCIONADOR PORTAFUSIBLES

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Control local: La asociación de un seccionador portafusibles, un contactor y un relé de protección térmica protege contra cortocircuitos y sobrecargas. Controles o Activación: manual, mediante pulsador. o Disparo: • manual, mediante pulsador; • automático, cuando actúa el relé de protección térmica, o en caso de falta de tensión o de fusión de un fusible (seccionador portafusibles dotado de un dispositivo contra funcionamiento monofásico). o Rearme: manual, tras un disparo por sobrecarga. o Señalización del disparo: por un contacto auxiliar (97-98) incorporado al relé tripolar de protección térmica. o Protecciones garantizada g arantizadas: s: • Por un seccionador portafusibles, portafusibles, contra cortocircuitos. • Por un relé tripolar de protección térmica contra sobrecargas sobrecargas débiles y prolongadas y corte de fase. Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual del seccionador Q1. Cierre de KM1. Características: Q1, calibre In motor; KM1: calibre In motor en función de la categoría de uso; F1: calibre In motor. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en I (17-18); Cierre de KM1 • Auto mantenimiento de KM1 (13-14). • Parada mediante impulso en O ó por disparo del relé de protección térmica F1 (95-96). Control local y a distancia: El aparato está equipado con un control local, pero como éste puede resultar inaccesible, dispone de un control complementario a distancia. Controles o Activación: • manual, control local, mediante pulsador; • manual a distancia, mediante pulsador. o Disparo: • manual, control local, mediante pulsador; • manual, a distancia, mediante mediante pulsador; • automático: ídem control local. o Rearme: • manual, tras un disparo por sobrecarga; • posibilidad de rearme a distancia si el correspondiente aditivo está montado en el relé de protección térmica. o Señalización del disparo: • por un contacto auxiliar (97-98) incorporado incorporado al relé tripolar de protección térmica; • en la activación, mediante piloto incorporado al control a distancia. Protecciones garantizadas: garantizadas: íídem dem control local Funcionamiento del circuito de potencia: ídem control local Funcionamiento del circuito de control • Impulso en I (17-18) o I (13-14). Cierre de KM1. • Auto mantenimiento de KM1 (13-14). • Parada mediante impulso en O (21-22) o por disparo del relé de protección térmica F1 (95-96). Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar o tetrapolar, calibre In motor, tipo LS1-, GK1-, DK1- y 3 o 4 cartuchos fusibles calibre In motor; KM1: 1 contactor contactor 3P +NA o 4P, calibre In motor en función de la categoría de uso, tipo LC1-; F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor, tipo LR2-; Auxiliares de control: O-I: unidades de control, ti po XB2- B (facultativo), 1 caja de pulsadores, tipo XAL- ; Auxiliares de equipos: envolventes, tipo ACM… repartidores de potencia, tipo K2-, AK3-, AK5-; Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-; Auxiliares de cableado, tipo AK2- ; Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

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Referencias de los equipos catalogados (Schneider Electric)

Equipos en chasis: Contactor con seccionador cableado potencia, potencia, sin relé de protección térmica, tipo LC4-. Equipos en cofres: Sin seccionador, sin relé de protección térmica: cofres protegidos o estancos, tipo LE1- con seccionador de control exterior o interior; sin relé de protección térmica: térmica: cofres estancos tipo LE4-. El motor debe protegerse con un relé tripolar de protección térmica, que se encarga por separado.

ARRANQUE DIRECTO MEDIANTE CONTACTOR-DISYUNTOR

Control local y a distancia El aparato realiza el control a distancia y manual local, protege contra cortocircuitos (poder de corte 50 kA por debajo de 415 V), contra sobrecargas débiles y prolongadas y cortes de fase. Controles o Activación: • manual, local mediante pulsador giratorio, • manual, a distancia, mediante pulsador, • automático a distancia. o Disparo: • manual, local, mediante pulsador giratorio, • manual y a distancia, mediante pulsador, • automático, cuando actúa el relé de protección magnetotérmico magnetotérmico o el dispositivo de corte rápido (percutor), o en caso de falta de tensión, por disparador de tensión mínima o de emisión de corriente cuando el correspondiente aditivo, que se suministra por separado, está montado en el aparato. o Rearme • manual, mediante pulsador giratorio, • posibilidad de rearme a distancia, si el correspondiente aditivo está montado en el aparato. o Señalización • por acoplamiento de un bloque de contactos instantáneos. Protecciones garantizadas • Por los polos limitadores: contra cortocircuitos. • Por un módulo de protección magnetotérmico: contra sobre intensidades importantes; contra sobrecargas débiles y prolongadas y cortes de fase.

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Referencias de los aparatos catalogados (Schneider Electric)

Contactores-disyuntores Contactores-disyuntores integrales 32 o 63: • seccionamiento y aislamiento –consignación por polos específicos – (esquema A), tipo LD4-L • función de seccionamiento por polos principales (esquema B), tipo LD1-L. Deben asociarse obligatoriamente con un módulo de protección. Módulos de protección: • magnetotérmicos compensados compensados y sensibles a pérdidas de fase, tipo LB1-LCM... • magnetotérmicos insensibles a una pérdida de fase, tipo LB1-LCL... • magnéticos únicamente, tipo LB6-L. Disparadores: • de emisión de corriente, tipo LA1-L. • de tensión mínima con o sin temporización, tipo LA1-L. Rearme a distancia, tipo LA1-L. Otros • Bloques de contactos auxiliares instantáneos, tipo LA1-L. • Convertidores y módulos de interface para dirigir el aparato desde una salida de autómata, tipos LA1-LC y LA1-LD. • Distintos accesorios de los aparatos.

ARRANCADOR-INVERSOR DIRECTO

Control local Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1 o KM2. Características: • Q1: calibre In motor. Ing. Alberto Egea

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

KM1-KM2: calibre In motor en función de la categoría de uso. F1: calibre In motor. Enclavamiento mecánico y eléctrico entre KM1 y KM2. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en I o II. • Cierre de KM1 o KM2. • Auto mantenimiento de KM1 o KM2 (13-14). • Enclavamiento eléctrico de KM1 por KM2 o de KM2 por KM1 (61-62). • Parada manual mediante impulso en R. • • •

Referencias de los aparatos catalogados (Schneider Electric)

Funciones pre ensambladas: 2 contactores cableados potencia con enclavamiento mecánico y eléctrico, sin seccionador portafusibles, tipo LC2-. Equipos en cofres: • Con o sin seccionador portafusibles (control interior o exterior). • Con pulsador Parada-Rearme. Sin relé de protección térmica: • En cofre protegido o estanco, tipo LE2-. • El motor debe protegerse con un relé tripolar de protección térmica que se encarga por separado. Control a distancia Funcionamiento del circuito de potencia: ídem control local. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2 o S3. • Cierre de KM1 o KM2. • Auto mantenimiento de KM1 o KM2 (13-14). • Enclavamiento eléctrico de KM1 por KM2 o de KM2 por KM1 (61-62). • Parada manual mediante impulso en S1. Referencias de los aparatos catalogados (Schneider Electric)

Funciones pre ensambladas: ensambladas: • 2 contactores cableados potencia con enclavamiento mecánico y eléctrico, sin seccionador portafusibles, sin relé de protección térmica, tipo LC2-. • El motor debe protegerse con un relé tripolar de protección térmica que se encarga por separado. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar tripolar (facultativo), calibre calibre In motor, tipo LS1-, GK1-, GS1-; 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor. KM1-KM2: 1 función pre ensamblada que incluye 2 contactores 3P + NA + NC, enclavados mecánicamente entre sí, calibre In motor en función de la categoría de uso, tipo LC2-, o 2 contactores, tipo LC1- enclavados mecánicamente. F1: 1 relé de protección térmica, tipo LR2-. Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2. Auxiliares de control: Control local: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B, Domino 22 Control a distancia: S1 a S3, unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; cajas de Pulsadores, tipo XAL-; cajas de pulsadores colgantes, tipo XAC-. Auxiliares de equipos: Envolventes, tipo ACM… Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1Auxiliares de cableado, tipo AK2Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

91

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

ARRANQUE DE UN MOTOR DE DEVANADOS PARTIDOS (PART-WINDING)

Con seccionador portafusibles Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1. • Cierre de KM2. Características: Características: Q1: calibre In motor ; KM1-KM2: calibre In motor/ 2; F2-F3: calibre In motor/ 2. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2. • Cierre de KM1. • Auto mantenimiento de KM1 (13-14). • Cierre de KM2 por KM1 (67-68). Material necesario (Códigos Schneider Electric) Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar (facultativo), calibre In motor, tipo LS1-, GK1-, GS1. 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor. KM1: 1 contactor 3P + NA+ contactos temporizados al accionamiento tipo LA2-D, calibre In motor/2, tipo LC1-. KM2: 1 contactor 3P, calibre In motor / 2, tipo LC1-. F2-F3: 2 relé de protección térmica, calibre In motor / 2, tipo LR2-. Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2. Auxiliares de control y de equipos: ídem siguiente.

Con disyuntor-motor disyuntor-motor Funcionamiento del circuito de potencia: po tencia: Idéntico al circuito con seccionador portafusibles. Funcionamiento del circuito de control: Idéntico al circuito con seccionador portafusibles. portafusibles. Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

92

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 disyuntor magnético, calibre In motor, tipo GV2-L ; KM1: 1 contactor 3P + NA + contactos temporizados al accionamiento tipo LA2-D, calibre In motor/2, tipo LC1-; KM2: 1 contactor 3P, calibre In motor / 2, tipo LC1-; F2-F3: 2 relé de protección térmica, calibre In motor / 2 , tipo LR2-; Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2; Auxiliares de control: S1-S2: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; cajas de pulsadores, tipo XAL-; Auxiliares de equipos: Envolventes, tipo ACM… Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-; Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1- ; Auxiliares de cableado, tipo AK2- Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-,

ARRANCADOR ESTRELLA -TRIÁNGULO CON DISYUNTOR MAGNÉTICO

Con bloque de contactos temporizados en el contactor KM2 Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1: acoplamiento en estrella. • Cierre de KM2: alimentación del motor. • Apertura de KM1: eliminación del acoplamiento en estrella. • Cierre de KM3: acoplamiento en triángulo. Características • La tensión admisible en los arrollamientos del motor acoplados en triángulo debe corresponderse con la tensión de la red de alimentación; Q1: calibre In motor. • F1: calibre In motor / 3. • KM1: calibre In motor / 3. • KM2-KM3: calibre In motor / 3.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

93

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2. Cierre de KM1. • Cierre de KM2 por KM1 (53-54). • Auto mantenimiento de KM1-KM2 por KM2 (13-14). • Apertura de KM1 por KM2 (55-56). • Cierre de KM3 por KM1 (21-22) y KM2 (67-68). • Parada: impulso en S1. Características • Condenación eléctrica entre KM1 y KM3. El bloque temporizado LA2-D está dotado de un contacto de calado de unos 40 ms, para evitar un posible cortocircuito en el momento de la conmutación en estrella-triángulo. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 disyuntor magnético tripolar, calibre In motor, tipo GV2-L ; KM1: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor/3, tipo LC1-; KM2: 1 contactor 3P + NA + bloque de contactos temporizados temporizados al accionamiento (temporización habitual 7 a 20 s, calibre In motor/ 3, tipo LC1-.; KM3: KM3: 1 contactor 3P + NC, calibre In motor motor / 3, tipo LC1-; F1: en serie con los arrollamientos del motor, 1 relé de protección térmica, calibre In motor / 3, tipo LR2-; Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2; Auxiliares de control: S1-S2: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; cajas de pulsadores, tipo XAL-; Auxiliares de equipos: envolventes, tipo ACM… ; repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-; auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-; auxiliares de cableado, tipo AK2-; auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

ARRANCADOR ESTRELLA -TRIÁNGULO CON SECCIONADOR PORTAFUSIBLES

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CUADERNO TÉCNICO 1

94

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Con bloque de contactos temporizados en el contactor KM2 Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1: acoplamiento en estrella. • Cierre de KM2: alimentación del motor. • Apertura de KM1: eliminación del acoplamiento en estrella. • Cierre de KM3: acoplamiento en triángulo. Características • La tensión admisible en los arrollamientos del motor acoplados en triángulo debe corresponderse con la tensión de la red de alimentación. • Q1: calibre In motor. • F1: calibre In motor / 3. • KM1: calibre In motor / 3. • KM2-KM3: calibre In motor / 3. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2. Cierre de KM1. • Cierre de KM2 por KM1 (53-54). • Auto mantenimiento de KM1-KM2 por KM2 (13-14). • Apertura de KM1 por KM2 (55-56). • Cierre de KM3 por KM1 (21-22) y KM2 (67-68). • Parada: impulso en S1. Características: • Condenación eléctrica entre KM1 y KM3. El bloque temporizado LA2-D está dotado de un contacto decalado de unos 40 ms, para evitar un posible cortocircuito en el momento de la conmutación en estrella-triángulo. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador tripolar portafusibles (facultativo), calibre In motor, tipo LS1-, GK1-, GS1-. 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor. KM1: 1 contactor 3P + NA + NC, calibre In motor / 3, tipo LC1-. KM2: 1 contactor 3P + NA + bloque de contactos temporizados al accionamiento (temporización habitual: 7 a 20 s, calibre In motor / 3, tipo LC1-. KM3: 1 contactor 3P + NC, calibre In motor / 3, tipo LC1-. F1: en serie con los arrollamientos arrollamient os del motor, 1 relé de protección térmica, calibre cali bre In motor / 3, tipo LR2-. Auxiliares de control: S1-S2: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B. Auxiliares de equipos: Envolventes, tipo ACM… Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1Auxiliares de cableado, tipo AK2Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-,ABA-, ABE-, ABL-. Referencias de los aparatos catalogados (Schneider Electric)

Equipos completos (cableados potencia y control), sin relé de pr otección térmica: en chasis, tipo LC3-. Equipos en cofres, sin relé de protección térmica, con o sin seccionador portafusibles, en cofre estanco, tipo LE3-.

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95

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

ARRANCADOR ESTATÓRICO (DOS CONTACTORES DE DISTINTO CALIBRE)

Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM11: puesta bajo tensión del motor, resistencias incorporadas. • Cierre de KM1: cortocircuitado de las resistencias. • Acoplamiento directo del motor a la red de alimentación. Características • Q1: calibre In motor; KM11: calibre In motor / 2 (1); KM1: calibre In motor; F2: calibre In motor • Al estar abierto el contactor KM11 al final del arranque, puede tener un calibre inferior al de KM1. Es necesario asegurarse de que su poder de cierre es superior a la corriente de arranque del motor. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2. • Cierre de KM11. • Auto mantenimiento de KM11 (13-14) y alimentación del relé temporizador térmico F2. • Cierre de KM1 por KM11 (67-68). • Eliminación de F2 y de KM11 por KM1 (21-22) y (62-61). • Parada: impulso en S1. Características: F2, relé temporizador térmico que protege les resistencias contra arranques demasiado frecuentes o incompletos.

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CUADERNO TÉCNICO 1

96

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar (facultativo), calibre In motor, tipo GK1-, DK1-. 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor. KM11: 1 contactor 3P + NA + bloque aditivo temporizado al accionamiento, tipo LA2-D (Temporización habitual 7 a 20 s), calibre In motor / 2, tipo LC1- + 1 aditivo instantáneo, tipo LA1-D. KM1: 1 contactor 3P + NC, calibre In motor, tipo LC1- + 1 aditivo instantáneo, tipo LA1-D. Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2. F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor, tipo LR2-. F2: 1 relé temporizador térmico para proteger la resistencia de arranque (facultativo), tipo LT2-TK- Temporización habitual: 2 a 3 arranques consecutivos. RU, RV, RW: 1 resistencia de arranque. Valor en función de la potencia del motor. Sección en función de la duración de la puesta bajo tensión. Auxiliares de control: S1-S2: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B, Domino 22; cajas de pulsadores, tipo XAL-. Auxiliares de equipos: Envolventes, tipo ACM… ; Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-; Auxiliares de monta je, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-; Auxiliares de cableado, tipo AK2- ; Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

ARRANCADOR ESTATÓRICO (DOS CONTACTORES DEL MISMO CALIBRE)

Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1: puesta bajo tensión del motor, resistencias incorporadas. • Cierre de KM11: cortocircuitado de las resistencias. • Acoplamiento directo del motor a la red de alimentación. Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

97

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MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Características • Q1: calibre In motor. • KM1-KM11: calibre In motor (1). • F1: calibre In motor. • Al estar cerrados los contactores KM1 y KM11 durante todo el tiempo en el que funciona el motor y al estar sus polos conectados en serie, los atraviesa de forma permanente la corriente nominal del motor. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2. • Cierre de KM1. • Auto mantenimiento de KM1 (13-14) y alimentación del relé temporizador térmico F2. • Cierre de KM11 por KM1 (67-68). • Eliminación de F2 por KM11 (21-22). • Parada: impulso en S1. • Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar (facultativo), calibre In motor, tipo GK1-, GS1. 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor; KM1: 1 contactor 3P + NA + bloque de contactos temporizados al accionamiento, tipo LA2-D (Temporización habitual 7 a 20 segundos), calibre In motor, tipo LC1-; KM11: 1 contactor 3P + NC, calibre In motor, tipo LC1-; Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2; F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor, tipo LR2-; F2: 1 relé temporizador térmico para proteger la resistencia de arranque (facultativo), tipo LT2-TK. Temporización habitual: 2 a 3 arranques consecutivos; RU, RV, RW: 1 resistencia de arranque. Valor en función de la potencia del motor. Sección en función de la duración de la puesta bajo tensión; Auxiliares de control: S1-S2: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; cajas de pulsadores, tipo XAL-; Auxiliares de equipos: envolventes, tipo ACM… ; repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-; auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-; auxiliares de cableado, tipo AK2-; auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

ARRANCADOR-INVERSOR ESTATÓRICO

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CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1 o de KM2: puesta bajo tensión del motor, resistencias incorporadas. incorporadas. • Cierre de KM11: cortocircuitado de las resistencias. • Acoplamiento directo del motor a la red r ed de alimentación. Características • Q1: calibre In motor. • KM1-KM2: calibre In motor. • KM11: calibre In motor. • F1: calibre In motor. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2 o S3. • Cierre de KM1 o de KM2. • Enclavamiento de KM2 o de KM1 (61-62). • Automantenimiento de KM1 o KM2 (13-14). • Cierre de KA1 por KM1 o KM2 (53-54) y alimentación del relé temporizador térmico F2. • Cierre de KM11 por KA1 (67-68). • Eliminación de F2 por KM11 (21-22). • Parada: impulso en S1. Características • Condenación mecánica y eléctrica entre KM1 y KM2. • F2: relé temporizador térmico que protege las resistencias r esistencias contra arranques demasiado frecuentes o incompletos. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar (facultativo), calibre In motor, tipo GK1-, GS1, 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor. KM1-KM2: 1 función pre ensamblada que incluye: 2 contactores 3P + NC + 2NA, enclavados mecánicamente entre sí, calibre In motor, tipo L C2-; o 2 contactores tipo LC1- enclavados mecánicamente. mecánicamente. KM11: 1 contactor 3P + NC, calibre In motor, tipo LC1-. KA1: 1 contactor auxiliar con aditivo temporizado al accionamiento, tipo CA2-D o CA2-K. Temporización habitual: 7 a 20 segundos. Q2: 1 disyuntor di syuntor de control, tipo GB2. F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor, tipo LR2-. F2: 1 relé temporizador térmico para proteger la resistencia de arranque, tipo LT2-; TK (facultativo). Temporización habitual: 2 a 3 arranques consecutivos RU, RV, RW: 1 resistencia de arranque. Valor en función de la potencia del motor. Sección en función de la duración de la puesta bajo tensión del motor. Auxiliares de control: S1 a S3: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B. Cajas de pulsadores, tipo XAL-. Cajas de pulsadores colgantes, tipo XAC-. Auxiliares de equipos: Envolventes, tipo ACM… Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-, Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-, Auxiliares de cableado, tipo AK2-, – Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-,ABA-, ABE-, ABL-.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

99

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

ARRANCADOR MEDIANTE AUTOTRANSFORMADOR

Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1: acoplamiento acoplamiento en estrella del autotransformador. • Cierre de KM2: alimentación del autotransformador, autotransformador, arranque del motor. • Apertura de KM1: eliminación del acoplamiento en estrella del autotransformador. autotransformador. • Cierre de KM3: alimentación directa del motor. • Apertura de KM2: eliminación del autotransformador. autotransformador. Características • Q1: calibre In motor. • KMl-KM2: calibre en función de la toma del autotransformador, del tiempo de arranque y del número de arranques/hora. • KM3: calibre In motor. • F1: calibre In motor. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2. • Cierre de KM1. • Enclavamiento de KM3 por KM1 (61-62). • Cierre de KA1 por KM1 (13-14), y alimentación del relé temporizador térmico F2. • Cierre de KM2 por KA1 (13-14). Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

100

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Automantenimiento de KM2 (13-14). Apertura de KM1 por KA1 (55-56). Cierre de KM3 por KM1 (61-62). Enclavamiento de KM1 por KM3 (51-52). Automantenimiento de KM3 (13-14). Apertura de KA1 por KM3 (61-62). Eliminación de F2 por KM3 (61-62). Apertura de KM2 por KA1 (13-14). Parada: impulso en S1. Características • Condenación mecánica y eléctrica entre KM1 y KM3. • F2: relé temporizador térmico que protege el autotransformador contra arranques demasiado frecuentes o incompletos. i ncompletos. • • • • • • • • •

Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar (facultativo), calibre In motor, tipo GK1-, GS1. 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor; KM1: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor, tipo LC1-; KM2: 1 contactor 3P + NA, calibre In motor, tipo LC1-; KM3: 1 contactor 3P + 2NC + NA, calibre In motor, tipo LC1, enclavado mecánicamente con KM1; KA1: 1 contactor auxiliar con aditivo temporizado al accionamiento, tipo CA2-D o CA2-K. Temporización habitual: 7 a 20 segundos; Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2; F1: 1 relé de protección térmica calibre In motor, tipo LR2-; F2: 1 relé temporizador térmico para proteger el autotransformador, tipo LT2-TK. Temporización habitual: 2 a 3 arranques consecutivos; Auxiliares de control: S1-S2 : unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; Auxiliares de equipos: envolventes, tipo ACM… , repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-, auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-, auxiliares de cableado, tipo AK2-, auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-,ABA-, ABE-, ABL-.

ENROLLAMIENTOS SEPARADOS, CON SECCIONADOR ARRANQUE DE UN MOTOR DE 2 VELOCIDADES DE ENROLLAMIENTOS

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

101

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Paso de PV (Baja Velocidad) a GV (Alta Velocidad) o a la inversa pasando por parada Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1o KM2. Características • Q1: calibre In máxima. KM1: calibre In motor a PV. • KM2: calibre In motor a GV. • Enclavamiento eléctrico y mecánico entre KM1 y KM2. Para realizar esta condenación mecánica, a veces es necesario utilizar dos contactores de idéntico calibre. • F1: calibre In motor a PV. F2: calibre In motor a GV. • Nota: a veces In motor a PV > In motor a GV. Funcionamiento del circuito de control (esquema 1) • Impulso en S2. • Cierre de KM1. • Enclavamiento de KM2 por KM1 (61-62). • Automantenimiento de KM1 (13-14), o: Impulso en S3. • Cierre de KM2. • Enclavamiento de KM1 por KM2 (61-62). • Automantenimiento de KM2 (13-14). • Parada: impulso en S1. Características: Condenación eléctrica y mecánica entre KM1 y KM2. Paso de PV a GV o a la inversa sin pasar por parada Funcionamiento del circuito de potencia: ídem anterior. Funcionamiento del circuito de control (esquema 2): ídem anterior. Características • Condenación mecánica y eléctrica entre KM1 y KM2. • Pulsadores de Marcha NC + NA. El Paso de PV a GV, o de GV a PV, se realiza mediante impulso en S3 o S2. El contacto 21-22 de S2 o de S3 provoca la apertura del contactor. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador tripolar portafusibles (facultativo), calibre In motor máxima, tipo LS1-, GK1-, GS1. 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor máxima. KM1: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor a PV, tipo LC1-. KM2: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor a GV, tipo LC1-. Enclavamiento mecánico entre KM1 y KM2 recomendado. En tal caso, utilizar una función pre ensamblada, tipo LC2(eliminar las conexiones inferiores 2-4 y 6); o 2 contactores, tipo LC1-, enclavados mecánicamente. mecánicamente. Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2. F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor a PV, tipo LR2-. F2: 1 relé de protección térmica, calibre In motor a GV, tipo LR2-. Auxiliares de control: S1 (NC), S2 y S3 (NA), esquema 1; S2 y S3 (NC + NA), esquema 2. Unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B. Auxiliares de equipos: Envolventes, tipo ACM… Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1Referencias de los aparatos catalogados (Schneider Electric)

Equipos en cofres con o sin seccionador portafusibles, con dos relés de protección térmica, en cofre estanco, tipo LE9-D12 y D25.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

102

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

ARRANQUE

DE UN MOTOR DE

2

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

VELOCIDADES DE ENROLLAMIENTOS SEPARADOS , CON DISYUNTOR

MAGNÉTICO

Paso de PV (Baja Velocidad) a GV (Alta Velocidad) o a la inversa pasando por parada Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1 o KM2. Características • Q1: calibre In máxima. KM1: calibre In motor a PV. • KM2: calibre In motor a GV. • Enclavamiento eléctrico y mecánico entre KM1 y KM2. Para realizar esta condenación mecánica, a veces es necesario utilizar dos contactores de idéntico calibre. • F1: calibre In motor a PV. F2: calibre In motor a GV. • Nota: a veces In motor a PV > In motor a GV. Funcionamiento del circuito de control (esquema 1) • Impulso en S2. • Cierre de KM1. • Enclavamiento de KM2 por KM1 (61-62). • Automantenimiento de KM1 (13-14), o: Impulso en S3. • Cierre de KM2. • Enclavamiento de KM1 por KM2 (61-62). • Automantenimiento de KM2 (13-14). • Parada: impulso en S1. Características: Condenación eléctrica y mecánica entre KM1 y KM2. Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

103

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Paso de PV a GV o a la inversa sin pasar por parada Funcionamiento del circuito de potencia: ídem í dem anterior. Funcionamiento del circuito de control: (esquema 2) ídem anterior. Características • Condenación mecánica y eléctrica entre KM1 y KM2. • Pulsadores de Marcha NC + NA. El Paso de PV a GV, o de GV a PV, se realiza mediante impulso en S3 o S2. El contacto 21- 22 de S2 o de S3 provoca la apertura del contactor. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 disyuntor magnético tripolar, calibre In motor máxima, tipo GV2-L; KM1: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor a PV, tipo LC1-; KM2: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In I n motor a GV, tipo LC1-; Enclavamiento mecánico mecánico entre KM1 y KM2 recomendado. En tal caso, utilizar una función pre ensamblada, tipo LC2- (eliminar las conexiones inferiores 2-4 y 6); o 2 contactores, tipo LC1-, enclavados mecánicamente; Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2; F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor a PV, tipo LR2-; F32: 1 relé de protección térmica, calibre In motor a GV, tipo LR2-; Auxiliares de control: S1 (NC), S2 y S3 (NA), esquema 1; S2 y S3 (NC + NA), esquema 2, Unidades Unidade s de control, tipo XB2-B, XA2-B; Auxiliares de equipos: Envolventes, tipo ACM…, repartidores de potencia, tipo AK2 -, AK3-, AK5-, auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-, auxiliares de cableado, tipo AK2-, de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

ARRANQUE DE UN MOTOR DE 2 VELOCIDADES DE ENROLLAMIENTOS SEPARADOS . ARRANQUE A PV (BAJA VELOCIDAD). PASO A GV (ALTA VELOCIDAD) POR DEMANDA.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

104

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Retorno a PV pasando por parada Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1. • Cierre de KM2 por demanda. Características • Q1: calibre In máxima. • KM1: calibre In motor a PV. • KM2: calibre In motor a GV. • Enclavamiento eléctrico y mecánico entre KM1 y KM2. Para esta condenación mecánica a veces es necesario utilizar dos contactores de idéntico calibre. • F1: calibre In motor a PV. • F2: calibre In motor a GV. • Nota: a veces In motor a PV > In motor a GV. Funcionamiento del circuito de control (esquema 1) o Para PV • Impulso en S2. • Cierre de KM1. • Enclavamiento de KM2 por KM1 (61-62). • Automantenimiento de KM1 (13-14). o Para paso a GV, estando cerrado KM1 (67-68): • Impulso en S3. • Cierre de KA1. • Automantenimiento de KA1 (13-14). • Apertura de KM1 por KA1 (21-22). • Cierre de KM2 por KA1 (33-34) y KM1 (61-62). • Enclavamiento de KM1 por KM2 (61-62). • Automantenimiento de KM2 (13-14). • Parada: impulso en S1. Características: Condenación mecánica y eléctrica entre KM1 y KM2. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador tripolar portafusibles (facultativo), calibre In motor máxima, tipo LS1-, GK1-, GS1. 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor máxima. KM1: 1 contactor 3P + NC + NA + bloque de contactos temporizados al accionamiento, tipo LA2-D Calibre In motor a PV, tipo LC1-. Si los contactos NC y NA y el bloque tipo LA2-D no pueden montarse en el contactor KM1, utilizar un contactor auxiliar tipo CA2-D, cuya bobina se conectará en paralelo a KM1. KM2: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor a GV, tipo LC1-. Enclavamiento mecánico entre KM1 y KM2 recomendado. KA1: 1 contactor auxiliar 2NA + NC, tipo CA2-D o CA2-K. Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2. F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor a PV, tipo LR2-. F2: 1 relé de protección térmica, calibre In motor a GV, tipo LR2-. Auxiliares de control: S1 a S3: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B, Domino 22; cajas de pulsadores tipo XAL-. Auxiliares de equipos: envolventes, tipo ACM… Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-; Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1Auxiliares de cableado, tipo AK2Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

105

ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

ARRANQUE DE UN MOTOR DE 2 VELOCIDADES DE ENROLLAMIENTOS SEPARADOS ARRANQUE A PV. PASO A GV POR DEMANDA O AUTOMÁTICO PV-GV

Retorno a PV pasando por parada Funcionamiento del circuito de potencia: ídem arranque de un motor de 2 velocidades de enrollamientos separados. Arranque a PV. Paso a GV por demanda. Funcionamiento del circuito de control (esquema 2) o Para PV • Impulso en S2. Cierre de KA1. • Cierre de KM1 por KA1 (33-34). • Enclavamiento de KM2 por KM1 (61-62). • Automantenimiento de KM1 (13-14). • Mantenimiento de KA1 por KM1 (53-54) y KA1 (13-14). o Para pasar a GV: estando cerrado KM1 (67-68). • Impulso en S3. Cierre de KA2. • Automantenimiento de KA2 (13-14) y (33-34). • Apertura de KA1 por KA2 (21-22). • Apertura de KM1 por KA2 (55-56). • Cierre de KM2 por KM1 (61-62) y KA2 (67-68). • Enclavamiento de KM1 por KM2 (21-22). o Para PV-GV en automático: • Impulso en S3. Cierre de KM1. • Automantenimiento de KM1 (13-14). Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Cierre de KA2 por KM1 (83-84). Automantenimiento de KA2 (13-14) y (33-34). Apertura de KM1 por KA2 (55-56). Cierre de KM2 por KM1 (61-62) y KA2 (67-68). • Enclavamiento de KM1 por KM2 (21-22). • Parada: impulso en S1. Características: Condenación mecánica y eléctrica entre KM1 y KM2. • •

Retorno a PV sin pasar por parada Funcionamiento del circuito de potencia: ídem anterior. Funcionamiento del circuito de control (esquema 3) o Para PV: ídem anterior. o Para paso a GV: • Impulso en S3. Cierre de KA2 por KM1 (83-84). • Apertura Apertu ra de KA1 por KA2 (21-22). Automantenimiento Automanteni miento de KA2 (13-14) y (33-34). • Apertura de KM1 por KA2 (55-56). Cierre de KM2 por KM1 (61-62) y KA2 (67-68). • Enclavamiento de KM1 por KM2 (21-22). o Para PV-GV en automático • Impulso en S3. Cierre de KM1. • Enclavamiento de KM2 por KM1 (61-62). • Automantenimiento de KM1 (13-14). Cierre de KA2 por KM1 (83-84). • Automantenimiento de KA2 (13-14) y (33-34). • Apertura de KM1 por KA2 (55 56). Cierre de KM2 por KA2 (67-68) y KM1 (61-62). • Enclavamiento de KM1 por KM2 (21-22). o Para paso de GV a PV • Impulso en S2. Cierre de KA1. Apertura de KA2 por KA1 (21• 22). Apertura de KM2 por KA2 (67 68). • Cierre de KM1 por KM2 (21-22), KA1 (33-34) y KA2 (55-56). • Automantenimiento de KA1 por KM1 (53-54). • Enclavamiento de KM2 por KM1 (61-62). • Parada: impulso en S1. Características: Condenación mecánica y eléctrica entre KM1 y KM2.

ARRANCADOR-INVERSOR DE 2 VELOCIDADES CONEXIÓN DAHLANDER . PAR CONSTANTE DAHLANDER

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM4 o de KM5: elección del sentido de rotación del motor. • Cierre de KM1: arranque del motor a PV o Cierre de KM2: acoplamiento en estrella de las bornes PV del motor. • Cierre de KM3: arranque del motor a GV. Características • Q1: calibre In motor máxima. • KM4-KM5: calibre In motor máxima. • KM1: calibre In motor a PV. • KM2-KM3: calibre In motor a GV. • F1: calibre In motor a PV. • F2: calibre In motor a GV. • Enclavamiento eléctrico y mecánico entre KM4 y KM5 y entre KM1 y KM2. o Par constante • PV: U1, V1, W1 a la red. • U2, V2, W2 abiertos. • GV: W2, U2, V2 a la red. • U1, V1, W1 unidos. Otros acoplamientos acoplamientos o Par variable • PV: U1, V1, W1 a la red. • U2, V2, W2 unidos. • GV: W2, U2, V2 a la red. • U1, V1, W1 unidos. o Potencia constante • PV: U1, V1, W1 a la red. • U2, V2, W2 unidos. • GV: W2, U2, V2 a la red. • U1, V1, W1 abiertos. Conviene asegurarse, antes de la puesta en servicio, de la concordancia del sentido de rotación del motor en las dos velocidades. Funcionamiento del circuito de control o PV anterior: • Impulso en S2. Cierre de KM4. • Enclavamiento de KM5 por KM4 (2122). • Cierre de KM1 por KM4 (63-64). • Automantenimiento de KM4 (53-54). • Enclavamiento de KM2 y de KM3 por KM1 (21-22). • Parada: impulso en S1. o GV anterior • Impulso en S4. Cierre de KM2. • Cierre de KM3 por KM2 (53-54). • Enclavamiento de KM1 por KM2 y KM3 (21-22). • Cierre de KM4 por KM3 (53-54). Ing. Alberto Egea

Enclavamiento de KM5 por KM4 (2122). • Automantenimiento de KM4 (53 54). • Parada: impulso en S1. PV posterior: • Impulso en S3. • Cierre de KM1. • Enclavamiento de KM2 y de KM3 por KM1 (21-22). • Cierre de KM5 por KM1 (53-54). • Automantenimiento de KM5 (53-54). • Enclavamiento de KM4 por KM5 (2122). • Parada: impulso en S1. GV posterior • Impulso en S5. Cierre de KM5. •

o

o

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

• • •

Enclavamiento de KM4 por KM5 (2122). Cierre de KM2 por KM5 (63-64). Cierre de KM3 por KM2 (53-54).

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

• • •

Enclavamiento de KM1 por KM2 y KM3 (21-22). Automantenimiento de KM5 (53-54). Parada: impulso en S1.

Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar (facultativo), calibre In motor máxima, tipo LS1-, GK1-, GS1. 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor máxima; KM4-KM5: 1 función pre ensamblada que incluye 2 contactores 3P + NC + 2NA enclavados mecánicamente mecánicamente entre sí, calibre In motor máxima, tipo LC2, o 2 contactores, tipo LC1-, enclavados mecánicamente; KM1: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor a PV, tipo LC1-; KM2: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor a GV, tipo LC1-; Enclavamiento mecánico entre KM1 y KM2; KM3: 1 contactor 3P+ NC + NA, calibre In motor a GV, tipo LC1-; Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2; F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor a PV, tipo LR2-. F32: 1 relé de protección térmica, calibre In motor a GV, tipo LR2-; Auxiliares de control: S1 a S5: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; cajas de pulsadores, tipo XAL-, cajas de pulsadores colgantes, tipo XAC-; • Auxiliares de equipos: envolventes, tipo ACM… , repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-,  – auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-,  – auxiliares de cableado, tipo AK2-, auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-,ABA-, ABE-, ABL-.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

ARRANQUE DE UN MOTOR DE 2 VELOCIDADES CONEXIÓN DAHLANDER . PAR CONSTANTE DAHLANDER

Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1: arranque del motor m otor a PV o Cierre de KM2: acoplamiento en estrella de las bornes PV del motor. • Cierre de KM3: arranque del motor a GV. Características. • Q1: calibre In motor máxima. • KM1: calibre In motor a PV. • KM2-KM3: calibre In motor a GV. • Enclavamiento eléctrico y mecánico entre KM1 y KM2. • F1: calibre In motor a PV. • F2: calibre In motor a GV. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2.

Cierre de KM1. Enclavamiento de KM2 y KM3 por KM1 (61-62). • Automantenimiento de KM1 (13-14), o: Impulso en S3. • Cierre de KM2. • Enclavamiento de KM1 por KM2 (6162). • Cierre de KM3 por KM2 (13-14). • Enclavamiento de KM1 por KM3 (6162). • Automantenimiento de KM2 y KM3 por KM3 (13-14). • Parada: impulso en S1. Características: Características: Condenación mecánica y eléctrica entre KM1 y KM2. • •

Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar (facultativo), calibre In motor máxima, tipo LS1-, GK1-, GS1.3 cartuchos de fusibles, calibre In motor máxima; KM1: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor a PV, tipo LC1-; KM2: 1 contactor 3P + NC + NA calibre In motor a GV, tipo LC1-; Enclavamiento mecánico entre KM1 y KM2 recomendado; KM3: 1 contactor 3P + NC + NA, calibre In motor a GV, tipo LC1-; Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2; F1: 1 relé de protección Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

térmica, calibre In motor a PV, tipo LR2-; F2: 1 relé de protección térmica, calibre In motor a GV, tipo LR2-; Auxiliares de control: S1 a S3: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; cajas de pulsadores, tipo XAL-; Auxiliares de equipos: envolventes, tipo ACM… ; repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-; auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3, AF1-; auxiliares de cableado, tipo AK2-; auxiliares auxiliare s de conexión, conexió n, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

ARRANCADOR ROTÓRICO DE 3 TIEMPOS

Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1: puesta bajo tensión del motor. • Cierre de KM11: cortocircuitado de una parte de la resistencia. • Aceleración. • Cierre de KM12: cortocircuitado total de la resistencia. • Fin del arranque. arranque. Características • Q1: calibre In motor. • KM1: calibre In motor. • KM11: número de polos y calibre en función del acoplamiento (tripolar o teIng. Alberto Egea

trapolar), de I rotórico del motor en el instante considerado, y del servicio del contactor. • KM12: número de polos y calibre en función del acoplamiento y de I rotórico nominal del motor. • F1: calibre In motor. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2. Cierre de KA1. • Cierre de KM1 y alimentación del relé temporizador térmico F2 por KA1 (1314). • Automantenimiento de KA1 por KM1 (13-14). • Cierre de KM11 por KA1 (67-68). CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

Cierre de KM12 por KM11 (67-68). Eliminación de F2 por KM12 (21-22). Parada: impulso en S1. Características • F2: relé temporizador térmico que protege las resistencias contra arranques demasiado frecuentes o incompletos. • • •

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

•

Se utilizará el contactor auxiliar con aditivo KA1 cuando no sea posible montar un bloque de contactos temporizados en el contactor KM1.

Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar (facultativo), calibre In motor, tipo GK1-, GS1; 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor; KM11: contactor 3P + NA, calibre In motor, tipo LC1-; KA1: 1 contactor auxiliar con aditivo temporizado al accionamiento, tipo CA2-D o CA2-K; Temporización habitual 3 a 7 s; KM11: 1 contactor 3 o 4P, tipo LC1- + bloque de contactos temporizados al accionamiento, tipo LA2-Temporización habitual 1 a 3 s; KM12: 1 contactor 3 o 4P + NC, tipo LC1-D; Q2: 1 disyuntor de control, tipo GB2; F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor, tipo LR2-; F2: 1 relé temporizador térmico (facultativo), (facultativo), tipo LT2-TK, para protección de la r esistencia de arranque. Temporización habitual 2 a 3 arranques consecutivos; RA-RB-RC: 1 resistencia de arranque. Valor en función de la potencia del motor y de sus características rotóricas. Sección en función de la duración de su puesta bajo tensión; Auxiliares de control: S1-S2: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; cajas de pulsadores, tipo XAL-; Auxiliares de equipos: Envolventes, tipo ACM… ; Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-; Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-; Auxiliares de cableado, tipo AK2-, de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

ARRANCADOR-INVERSOR ROTÓRICO DE 3 TIEMPOS. CONTROL MEDIANTE PULSADORES

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1 o KM2: elección del sentido de rotación. • Arranque del motor. • Cierre de KM11: cortocircuitado de una parte de la l a resistencia. • Aceleración. • Cierre de KM12: cortocircuitado total de la resistencia. r esistencia. • Fin del arranque. arranque. Características • Q1: calibre In motor. • KM1-KM2: calibre In motor. • KM11: número de polos y calibre en función del acoplamiento (tripolar o tetrapolar), de I rotórico del motor en el instante i nstante considerado, y del servicio del contactor. • KM12: número de polos y calibre en función del acoplamiento y de I rotórico nominal del motor. • F1: calibre In motor. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2 o S3. • Cierre de KM1 o de KM2. • Enclavamiento de KM2 o KM1 (21-22). • Automantenimiento de KM1 o KM2 (13-14). • Cierre de KA1 por KM1 o KM2 (53-54), y alimentación del relé temporizador térmico F2. • Cierre de KM11 por KA1 (67-68). • Cierre de KM12 por KM11 (67-68). • Eliminación de F2 por KM12 (21-22). • Parada: impulso en S1. Características • Condenación mecánica y eléctrica entre KM1 y KM2. • F2: relé temporizador térmico que protege las resistencias de arranque contra arranques demasiado frecuentes o incompletos. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar, calibre In motor, tipo GK1-, GS1. 3 cartuchos de fusibles, calibre In motor; KM1-KM2: 1 función pre ensamblada que incluye 2 contactores 3P + NC + 2NA, enclavados mecánicamente, calibre In motor, tipo LC2-, o 2 contactores, tipo LC1,enclavados LC1,enclavados mecánicamente; KM11: KM11: 1 contactor 3 o 4P, tipo LC1- + bloque de contactos temporizados al accionamiento, tipo LA2-. Temporización Temporización habitual 1 a 3 s; KM12: 1 contactor 3 o 4P + NC, tipo LC1-; KA1: 1 contactor auxiliar con aditivo temporizado al accionamiento, tipo CA2-D o CA2-K. Temporización habitual 3 a 7 s; Q2: 1 disyuntor di syuntor de control, tipo GB2; F1: 1 relé de protección térmica, calibre In motor, tipo LR2-; F2: 1 relé temporizador térmico (facultativo), (facultativo), tipo LT2-TK, para proteger la resistencia de arranque. Temporización Temporización habitual: 2 a 3 arranques consecutivos; RA-RB-RC: 1 resistencia de arranque. Valor en función de la potencia y de las características rotóricas del motor. Sección en función de la duración de su puesta bajo tensión; Auxiliares de control: S1 a S3 : unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; cajas de pulsadores, tipo XAL-; cajas de pulsadores colgantes, tipo XAC-; Auxiliares de equipos: envolventes, tipo ACM… , repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5-, auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1-, auxiliares de cableado, tipo AK2-, auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

ARRANCADOR ESTÁTICO ALTISTART 1: SENTIDO DE MARCHA , PARADA LIBRE

Control por disyuntor-motor Controles • El disyuntor-motor sólo realiza el control local. • Activación y rearme por acción en el pulsador de marcha del disyuntor-motor di syuntor-motor.. • Disparo manual por acción en el pulsador de parada del disyuntor-motor o del automático cuando actúa el magnetotérmico. magnetotérmico. • Señalización por diodos electroluminiscentes en el Altistart: motorización, regímenes transitorios, pre alarma, defecto. Protecciones garantizadas • Contra cortocircuitos, por el magnético del disyuntor-motor. El poder de corte dependerá de la elección del disyuntor. • Contra sobrecargas, bien por el térmico del disyuntor-motor, bien por el control electrónico de sobrecarga del Altistart. • Contra funcionamiento monofásico. • En caso de cortocircuito o de sobrecarga, el Altistart se enclava. Al desaparecer el defecto, si no se desea re arrancar, es necesario poner el Altistart en posición de rearme manual. De lo contrario, elegir la posición Auto. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 disyuntor-motor GV2 o GV3. A1: 1 Altistart adaptado a la potencia del motor.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Control por contactor de línea Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre de KM1. KM1 pone el Altistart bajo tensión y un contacto auxiliar da la orden de marcha, por lo que el contactor no se activa a corriente elevada sino a corriente nula. Controles • Activación por acción en el pulsador de marcha S2. • Disparo manual mediante pulsador de parada S1 o automático, mediante el contacto 27-28 del relé de defecto A1. • Señalización por diodos electroluminiscentes en el Altistart: motorización, regímenes transitorios, pre alarma, defecto. Protecciones garantizadas • Contra cortocircuitos, por los fusibles de Q1. • Contra sobrecargas por el control electrónico del Altistart. Este control enclava el Altistart y provoca la caída del relé de defecto. • Contra funcionamiento monofásico. • En caso de cortocircuito o de sobrecarga, el Altistart se enclava. Al desaparecer el defecto, si no se desea re arrancar, es necesario poner el Altistart en posición de rearme manual. De lo contrario, elegir la posición Auto. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar, calibre In motor, tipo GK1-, GS1; KM1: 1 contactor, calibre In motor, tipo LC1 o LC2; A1: 1 Altistart adaptado a la potencia del motor; S1-S2: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; Q2, Q3, Q4: disyuntores de control, tipo GB2.

ARRANCADOR ALTISTART 1:

SENTIDO DE MARCHA, FRENADO, CORTOCIRCUITADO AL FINAL DEL

ARRANQUE

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1. • Cierre del contactor de línea KM1. El Altistart arranca el motor. • Al final del arranque, KM4 cortocircuita cortocircuita el Altistart. • Para parada manual, corte de KM4. o Después, existen 3 posibilidades: • Selección de parada libre: parada del motor y apertura del contactor KM1, • Selección de parada frenada: cierre del contactor KM3. A la parada, caída de los contactores de frenado KM3, y luego de los de línea KM1, • Selección de la función de deceleración: deceleración del motor. Al final de la deceleración, caída del contactor de línea KM1. • Disparo en caso de defecto, por el contacto 27-28 del Altistart. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2. Cierre de KA1. • KA1 cierra KM1. • Automantenimiento de KA1 por KM1 y KA1. • Al final del arranque, cierre de KM4 por 43-44 del Altistart. • Impulso en S3. Corte de KA1. • Caída de KM4. o Después, pueden presentarse tres casos: • selección de parada libre: caída de KM1 por la temporización de KA1, • selección de parada frenada: subida de KM3, seguida de inyección de corriente continua. Al final del frenado, caída de KM3 y KM1, • selección de parada decelerada: deceleración siguiendo la rampa regulada. Caída de KM1 al final de la deceleración. Señalización por diodos electroluminiscentes en el Altistart: motorización, regímenes transitorios, pre alarma, defecto. Protecciones garantizadas • Contra cortocircuitos, por los fusibles de Q1. • Contra sobrecargas con pre alarma por el Altistart. • Contra funcionamiento monofásico monofásico por el relé de defecto del Altistart, cuando el Altistart no está cortocircuitado. • Contra inversión de fases de entrada. Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1: 1 seccionador portafusibles tripolar, calibre In motor, tipo GK1-, G S1. KM1: 1 contactor de línea, calibre In motor, tipo LC1 o LC2. KM3: 1 contactor de frenado, de tipo LC1. KM4: 1 contactor de cortocircuitado del Altistart de tipo LC1. Q2, Q3, Q4: disyuntores de control de tipo GB2. T1: transformador de control. KA1: 1 contactor auxiliar de relevo del orden de marcha, de tipo CA2-D o CA2-K. A1: 1 Altistart adaptado a la potencia del motor. Auxiliares de control: S1-S2: unidades de control, tipo XB2-B, XA2-B; cajas de pulsadores, tipo XALAuxiliares de equipos: Envolventes, tipo ACM… Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1Auxiliares de cableado, tipo AK2Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-,ABA-, ABE-, ABL-.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

ARRANCADOR ALTISTART: ARRANQUE EN CASCADA DE VARIOS MOTORES , PARADA LIBRE

Puede utilizarse un solo Altistart para arrancar sucesivamente varios motores, siempre que la potencia de cada motor sea compatible con el calibre del arrancador. En tal caso, debe protegerse cada motor con un relé térmico y seleccionar parada libre. Funcionamiento del circuito de potencia • Cierre manual de Q1, Q11, Q21...Qn1. • Cierre del contactor de línea KM1. • Cierre del contactor KM11. Arranque del motor M1. • Cierre de KM12. Apertura de KM11. Cierre de KM21. • Arranque del motor M2. • Cierre de KM22. Apertura de KM21. Cierre de KMn1. • Arranque del motor Mn. • Cierre de KMn2. Apertura de KMn1. • Tras una orden de parada, o en caso de defecto, corte de KM1 y de todos los contactores. Funcionamiento del circuito de control • Impulso en S2. Cierre de KM1. • KM1 provoca la alimentación de KM11 y el motor M1 arranca. Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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ET 17 – TALLER ELECTRICA CICLO SUPERIOR

MOTORES ASINCRÓNICOS TRIFÁSICOS.

Al final del arranque, 43-44 del Altistart ordena el cierre de KA1. KA1 hace subir KM12 que cortocircuita el Altistart y corta KM11. Una temporización de KM12 hace subir KM21. El motor M2 arranca. Al final del arranque, KA1 se activa mediante 43-44 del Altistart. KA1 hace subir KM22, que cortocircuita el Altistart. KM22 corta KM21, que pone el Altistart fuera de servicio. Una temporización de KM22 hace subir KMn1 y el motor Mn arranca. • Al final del arranque, KA1 se activa mediante 43-44 del Altistart. • KA1 hace subir KMn1, que pone el Altistart fuera de servicio. • Impulso en el pulsador de parada S1. Corte de KM1. • El contacto auxiliar de KM1 corta KM12, KM22...KMn. Señalización por diodos electroluminiscentes en el Altistart: motorización, regímenes transitorios, pre alarma, defecto. Protecciones garantizadas o Contra cortocircuitos • Por los fusibles de Q11 en el motor M1, • Por los fusibles de Q21 en el motor M2, • Por los fusibles de Qn1 en el motor Mn. o Contra sobrecargas • Por el relé térmico F11 en el motor M1, • Por el relé térmico F21 en el motor M2, • Por el relé térmico Fn1 en el motor Mn, o Contra funcionamiento monofásico por el relé de defecto del Altistart, cuando el Altistart no está cortocircuitado. • • • • • •

Material necesario (Códigos Schneider Electric)

Q1, Q11, Q21, Qn1: seccionadores portafusibles tripolares, calibre In motor, tipo GK1-, DK1-. KM1: 1 contactor de línea, calibrado para la suma de las potencias, tipo LC1 o LC2. KM11-KM12: 2 contactores In motor M1, tipo LC1 o L C2. KM21-KM22: 2 contactores In motor M2, tipo LC1 o LC2. KMn1-KMn2: 2 contactores In motor Mn, tipo LC1 o L C2. Q2, Q3, Q4: disyuntores de control de tipo GB2. T1: transformador de control. KA1: 1 contactor auxiliar de fin de arranque de tipo CA2-D o CA2-K. A1: 1 Altistart adaptado a la potencia del motor más potente y sobre clasificado si debe arrancarse un número importante de motores. S1-S2: unidades de control tipo XB2-B, XA2-B, Domino 22. Auxiliares de equipos: Envolventes, tipo AC3-, AC4-, ACM-, AA2-, AA3Repartidores de potencia, tipo AK2-, AK3-, AK5Auxiliares de montaje, tipo DZ6-, AM1-, AM3-, AF1Auxiliares de cableado, tipo AK2Auxiliares de conexión, tipo AB1-, AB3-, DB6-, DZ5-, AT1-, AR1-, ABR-, ABS-, ABA-, ABE-, ABL-.

Ing. Alberto Egea

CUADERNO TÉCNICO 1

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