NTC2805_Máquinas Eléctricas Rotatorias

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 2005-11-30

MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATORIAS. CARACTERÍSTICAS NOMINALES Y CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO

E:

ROTATING ELECTRICAL PERFORMANCE

MACHINES.

RATING

AND

CORRESPONDENCIA:

esta norma es idéntica (IDT) por traducción de la norma IEC 60034-1

DESCRIPTORES:

máquinas eléctricas rotatorias características nominales; máquinas eléctricas rotatorias - características de funcionamiento.

I.C.S.: 29.160.01 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. Tel. 6078888 Fax 2221435

Prohibida su reproducción

Cuarta actualización Editada 2005-12-13

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 2805 (Cuarta actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo del 2005-11-30. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 131 Máquinas eléctricas rotatorias. EMPRESA DE ENERGÍA DEL PACÍFICO – EPSA – ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA

OPTIMIZACIÓN DE ENERGÍA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE UNIVERSIDAD NACIONAL

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: AGP REPRESENTACIONES CODENSA CONSORCIO INDUSTRIAL BALDOR ELECTRIC CORPORACIÓN UNIVERSITARIA TECNOLÓGICA DE BOLIVAR CUMMINS API S.A. DABRAS LTDA. DISEÑOS, MONTAJES ELÉCTRICOS, COMUNICACIONES DISICO LTDA. EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN IME LTDA ISILEC INGENIERÍA LTDA LABORATORIO TECNOELÉCTRICO LAUMAYER LKS LTDA.

MELECTRO LTDA. MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA SIEMENS SMURFIT CARTÓN COLOMBIA U. S MOTOR UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA - UPME– UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA UNIVERSIDAD DE LA SALLE UNIVERSIDAD DE LOS ANDES UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA WEG COLOMBIA LTDA

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

CONTENIDO

Página

0.

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................1

1.

OBJETO..........................................................................................................................1

2.

REFERENCIAS NORMATIVAS ......................................................................................1

3.

TÉRMINOS Y DEFINICIONES........................................................................................3

4.

SERVICIO .......................................................................................................................8

4.1

DECLARACIÓN DEL SERVICIO....................................................................................8

4.2

TIPOS DE SERVICIO......................................................................................................9

5.

RÉGIMEN NOMINAL ....................................................................................................22

5.1

ASIGNACIÓN DEL RÉGIMEN NOMINAL ...................................................................22

5.2

CLASES DE REGÍMENES NOMINALES .....................................................................22

5.3

SELECCIÓN DE UNA CLASE DE RÉGIMEN NOMINAL ....................................... 23

5.4

ASIGNACIÓN DE POTENCIAS A UNA CLASE DE RÉGIMEN NOMINAL .................24

5.5

POTENCIA NOMINAL ..................................................................................................24

5.6

TENSIÓN NOMINAL .....................................................................................................24

5.7

COORDINACIÓN DE TENSIONES Y POTENCIAS .....................................................25

5.8

MÁQUINAS CON MÁS DE UN RÉGIMEN NOMINAL .................................................25

6.

CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO EN EL SITIO ...............................................25

6.1

GENERALIDADES........................................................................................................25

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Página 6.2

ALTITUD .......................................................................................................................25

6.3

TEMPERATURA AMBIENTE MÁXIMA ........................................................................26

6.4

TEMPERATURA AMBIENTE MÍNIMA..........................................................................26

6.5

TEMPERATURA DEL AGUA REFRIGERANTE ..........................................................26

6.6

ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE ......................................................................26

6.7

PUREZA DEL HIDRÓGENO REFRIGERANTE ...........................................................26

7.

CONDICIONES ELÉCTRICAS DE FUNCIONAMIENTO .............................................27

7.1

ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA......................................................................................27

7.2

FORMA Y SIMETRÍA DE TENSIONES Y CORRIENTES ...........................................27

7.3

VARIACIONES DE TENSIÓN Y FRECUENCIA DURANTE SU FUNCIONAMIENTO ......................................................................................................30

7.4

MÁQUINAS TRIFÁSICAS DE CORRIENTE ALTERNA QUE OPERAN EN SISTEMAS NO PUESTOS A TIERRA .........................................................................32

7.5

NIVELES DE TENSIÓN ADMISIBLES (PICO Y GRADIENTE) ...................................32

8.

CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DE FUNCIONAMIENTO Y ENSAYOS TÉRMICOS....................................................................................................................33

8.1

CLASIFICACIÓN TÉRMICA .........................................................................................33

8.2

REFRIGERANTE DE REFERENCIA ............................................................................33

8.3

CONDICIONES DE LOS ENSAYOS TÉRMICOS .......................................................34

8.4

AUMENTO DE TEMPERATURA DE UN ELEMENTO DE LA MÁQUINA ...................35

8.5

MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA ..................................................35

8.6

DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL DEVANADO...................................36

8.7

DURACIÓN DE LOS ENSAYOS TÉRMICOS ..............................................................40

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Página 8.8

DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE TIEMPO TÉRMICO EQUIVALENTE DE LAS MÁQUINAS PARA TIPO DE SERVICIO S9 ..................................................40

8.9

MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA DE LOS COJINETES.........................................40

8.10

LÍMITES DE TEMPERATURA Y DE AUMENTO DE TEMPERATURA .......................41

9.

OTRAS CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO Y ENSAYOS...................... 52

9.1

ENSAYOS DE RUTINA............................................................................................ 52

9.2

ENSAYOS DE TENSIÓN NO DISRUPTIVA............................................................. 53

9.3

SOBRECORRIENTE OCASIONAL.......................................................................... 56

9.4

EXCESO MOMENTÁNEO DEL TORQUE DE MOTORES ...................................... 57

9.5

TORQUE MÍNIMO DURANTE EL ARRANQUE ....................................................... 58

9.6

VELOCIDAD SEGURA DE OPERACIÓN DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN TIPO JAULA DE ARDILLA ...................................................................................... 58

9.7

SOBREVELOCIDAD................................................................................................ 58

9.8

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO DE LAS MÁQUINAS SINCRÓNICAS ........... 60

9.9

ENSAYO DE SOPORTABILIDAD AL CORTOCIRCUITO DE LAS MÁQUINAS SINCRÓNICAS .................................................................................... 60

9.10

ENSAYO DE CONMUTACIÓN PARA MÁQUINAS CON COLECTOR .................... 60

9.11

DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL (THD) PARA MÁQUINAS SINCRÓNICAS ...... 60

10.

PLACAS DE CARACTERÍSTICAS NOMINALES .................................................... 61

10.1

GENERALIDADES................................................................................................... 61

10.2

ROTULADO ............................................................................................................. 61

11

REQUISITOS DIVERSOS........................................................................................ 64

11.1

PUESTA A TIERRA DE LAS MÁQUINAS ............................................................... 64

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Página 11.2

CHAVETA EN EL EXTREMO DEL EJE .................................................................. 65

12.

TOLERANCIAS........................................................................................................ 65

12.1

GENERALIDADES................................................................................................... 65

13.

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM) ................................................ 67

13.1

GENERALIDADES................................................................................................... 67

13.2

INMUNIDAD............................................................................................................. 68

13.3

EMISIÓN .................................................................................................................. 68

13.4

ENSAYOS DE INMUNIDAD ..................................................................................... 68

13.5

ENSAYOS DE EMISIONES ..................................................................................... 68

14.

SEGURIDAD ............................................................................................................ 69

ANEXOS ANEXO A (Informativo) GUÍA PARA LA APLICACIÓN DEL TIPO DE SERVICIO S10 Y PARA OBTENER EL VALOR RELATIVO DE LA EXPECTATIVA DE VIDA TÉRMICA TL .......................................70 ANEXO B (Informativo) Tabla B.1 Límites de compatibilidad electromagnética (CEM)....................................... 71 Tabla B.2 Límites de emisiones electromagnéticas para máquinas que funcionan con escobillas..........................................................................................................................71 TABLAS Tabla 1. Regímenes nominales de tensión preferidos.........................................................25 Tabla 2. Condiciones de operación desbalanceada para máquinas sincrónicas .............29 Tabla 3. Funciones principales de las máquinas ............................................................ 31

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Página Tabla 4. Refrigerante de referencia (véase también la Tabla 10) ........................................33 Tabla 5. Intervalo de tiempo.............................................................................................. 38 Tabla 6. Puntos de medición............................................................................................. 41 Tabla 7. Límites de calentamiento de los devanados con enfriamiento indirecto por aire .....................................................................................................................................43 Tabla 8. Límites de calentamiento de devanados con enfriamiento indirecto por hidrógeno...... 44 Tabla 9. Correcciones a los límites de aumento de temperatura en el sitio de funcionamiento de los devanados refrigerados indirectamente para tener en cuenta condiciones de funcionamiento y regímenes nominales diferentes de las condiciones de referencia.........................45 Tabla 10. Temperaturas ambiente máximas supuestas ......................................................47 Tabla 11. Límites ajustados de elevación de temperatura en el sitio de ensayo (∆θT) para devanados enfriados indirectamente por aire, para tener en cuenta las condiciones de operación en el sitio de ensayo .............................................................................................48 Tabla 12. Límites de temperaturas de los devanados con enfriamiento directo y sus refrigerantes.............................................................................................................................49 Tabla 13. Ajustes a los límites de temperatura en el sitio de funcionamiento para los devanados con enfriamiento directo por aire o hidrógeno, para tener en cuenta las condiciones de funcionamiento y de régimen nominal diferentes de las condiciones de referencia ............................................................................................................................51 Tabla 14. Límites de temperatura ajustados en el sitio de ensayo (θT) para los devanados con enfriamiento directo por aire, para tener en cuenta las condiciones de funcionamiento en el sitio de ensayo....................................................................................51 Tabla 15. Programa mínimo de ensayos de rutina .......................................................... 52 Tabla 16. Ensayos de tensión no disruptiva .........................................................................54 Tabla 17 - Máxima velocidad segura de operación (min-1) de los motores de inducción trifásicos tipo jaula de ardilla de una sola velocidad para tensiones hasta 1 000 V inclusive............... 58 Tabla 18. Sobrevelocidades....................................................................................................59 Tabla 19. Secciones transversales de los conductores de tierra................................... 65 Tabla 20. Tolerancias en los valores de las cantidades.................................................. 66

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATORIAS. CARACTERÍSTICAS NOMINALES Y CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO

0.

INTRODUCCIÓN

Para los propósitos de esta norma se han hecho los siguientes cambios editoriales con respecto a su documento de referencia:

1.

-

Se omitió la expresión "esta parte de la IEC 60034".

-

En el texto de la norma se incluyen algunas NTC idénticas a las normas IEC correspondientes.

OBJETO

Esta norma es aplicable a todas las máquinas rotatorias con excepción de las que son objeto de otras normas IEC, por ejemplo la norma IEC 60349. Las máquinas comprendidas dentro del objeto de esta norma pueden igualmente ser sometidas a requisitos de otras publicaciones, que reemplazan, modifican o son adicionales, por ejemplo, las normas IEC 60079 e IEC 60092. NOTA Si se modifican ciertos numerales de esta norma para permitir aplicaciones especiales, por ejemplo para máquinas sometidas a radioactividad o máquinas aeroespaciales, todos los otros numerales conservan su validez en tanto sean compatibles.

2.

REFERENCIAS NORMATIVAS

Los siguientes documentos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento. Para referencias fechadas, sólo se aplica la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento referenciado. NTC 1515, Máquinas eléctricas rotatorias. Métodos para determinar mediante ensayos las magnitudes de las máquinas sincrónicas. (IEC 60034-8). NTC 2183, Seguridad de aparatos electrodomésticos y aparatos eléctricos similares. Parte 1. Requisitos generales. (IEC 60335-1).

1

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

NTC 3477, Máquinas eléctricas rotatorias. Métodos para la determinación de las pérdidas y de la eficiencia de maquinaria eléctrica rotatoria a partir de ensayos (excluyendo las máquinas para vehículos de tracción) (IEC 60034-2). NTC 3998, Máquinas eléctricas rotatorias. Parte 3. Especificaciones de los requisitos para las máquinas sincrónicas tipo turbina (IEC 60034-3). NTC 4276, Máquinas eléctricas rotatorias. Medición de la resistencia del devanado de una máquina durante la operación con tensión alterna (IEC 60279). NTC 4591, Técnicas de ensayo de alta tensión. Definiciones generales y requisitos de ensayo. (IEC 60060-1) NTC 5124, Vocabulario electrotécnico internacional. Máquinas rotatorias. (IEC 60050 (411)) NTC-IEC 34-5, Máquinas eléctricas rotatorias. Parte 5. Clasificación de los grados de protección suministrada por el encerramiento de las máquinas eléctricas rotatorias (Código IP) (IEC 60034-5). NTC-IEC 34-6, Máquinas eléctricas rotatorias. Parte 6. Métodos de enfriamiento (código IC) (IEC 60034-6). NTC-IEC 34-12, Máquinas eléctricas rotatorias. Parte 12. Características de arranque de los motores trifásicos de inducción tipo jaula de ardilla de hasta 660 V, inclusive (IEC 60034-12). NTC-IEC 34-15, Máquinas eléctricas rotatorias. Parte 15. Niveles de rigidez dieléctrica a la tensión de impulso de máquinas rotatorias de corriente alterna con bobinas de estator preformado (IEC 60034-15). NTC-IEC 34-17, Máquinas eléctricas rotatorias. Parte 17. Guía para la aplicación de los motores de inducción jaula de ardilla alimentados por convertidores (IEC 60034-17). IEC 60027-1, Letter Symbols to be Used in Electrical Technology - Part 1. General. IEC 60027-4, Letter Symbols to be Used in Electrical Technology - Part 4. Symbols for Quantities to be Used for Rotating Electrical Machines. IEC 60034-18 (All Parts), Rotating Electrical Machines – Functional Evaluation Of Insulating Systems. IEC 60038, IEC Standard Voltages. IEC 60072, Dimensions and Output Series for Rotating Electrical Machines. IEC 60204-1, Safety of Machinery - Electrical Equipment of Machines - Part 1. General Requirements. IEC 60204-11, Safety of Machinery - Electrical Equipment of Machines – Part 11. Requirements for HV Equipment for Voltages Above 1 000 V a.c. or 1 500 V d.c. and nor Exceeding 36 kV. IEC 60445, Basic and Safety Principles for Man-machine Interface, Marking and Identification Identification of Equipment Terminals and of Terminations of Certain Designated Conductors, Including General Rules of an Alphanumeric System. IEC 60971, Semiconductor Converters. Identification Code for Converter Connections. 2

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

IEC 61293, Marking of Electrical Equipment with Ratings Related to Electrical Supply - Safety Requirements. IEC 62114, Electrical Insulation Systems – Thermal Classification. CISPR 11, Industrial, Scientific and Medical (ISM) Radio-frequency Equipment - Electromagnetic Disturbance Characteristics – Limits and Methods of Measurement. CISPR 14, Electromagnetic Compatibility – Requirements for Household Appliances, Electric Tools and Similar Apparatus. CISPR 16, Specificacion for Radio Disturbance and Immunity Measuring Apparatus and Methods.

3.

TÉRMINOS Y DEFINICIONES

Para el propósito de esta norma se aplican las definiciones dadas en la NTC 5124 (IEC 60050(411)), así como las siguientes. Para las definiciones distintas de las incluidas en los numerales 3.17 a 3.22, concernientes a refrigeración y a refrigerantes, se recomienda consultar la NTC-IEC 34-6. Para el propósito de esta norma, el término "acuerdo" significa "acuerdo entre el fabricante y el comprador". 3.1 valor nominal (rated value) valor de una magnitud atribuido, generalmente por el fabricante, para una condición de funcionamiento especificada de una máquina. (IEV 411-51-23). NOTA La tensión nominal o rango de tensión es la tensión nominal o rango de tensión entre las líneas de los terminales.

3.2 régimen nominal (rating) conjunto de valores y condiciones de operación nominales (IEV 411-51-24) 3.3 potencia nominal (rated output) valor numérico de la potencia de salida incluido en el régimen nominal. 3.4 carga (load) conjunto de los valores numéricos de las magnitudes eléctricas y mecánicas que caracterizan a las demandas impuestas por un circuito eléctrico o un dispositivo mecánico a una máquina rotatoria, en un instante dado (IEV 411-51-01) 3

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

3.5 funcionamiento en vacío (no-load operation) estado de funcionamiento de una máquina rotatoria con potencia de salida nula (pero con las demás condiciones funcionamiento normales). (IEV 411-51-02, modificado) 3.6 plena carga (full load) carga que hace que una máquina funcione a su régimen nominal. (IEV 411-51-10) 3.7 valor a plena carga (full load value) valor de una magnitud para una máquina que funciona a plena carga. (IEV 411-51-11). NOTA

Este concepto se aplica a la potencia, al torque, a la corriente, a la velocidad, etc.

3.8 desenergización y reposo (de-energized and rest) ausencia completa de todo movimiento y de toda alimentación eléctrica, o de toda tracción mecánica. (IEV 411-51-03) 3.9 servicio (duty) definición de la carga (o de las cargas) a la cual (o a las cuales) se somete la máquina, incluidos, si son aplicables, los períodos de arranque, de frenado eléctrico, de funcionamiento en vacío y de reposo, así como sus duraciones y su orden de sucesión en el tiempo. (IEV 411-51-06). 3.10 tipo de servicio (duty type) servicio continuo, de corta duración o periódico, que incluye una o varias cargas que permanecen constantes durante el período especificado, o un servicio no periódico durante el cual la carga y la velocidad generalmente varían en el intervalo de funcionamiento admisible (IEV 411-51-13)

4

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

3.11 factor de duración cíclica (cyclic duration factor) la relación entre el período de funcionamiento con carga, incluido el arranque y el frenado eléctrico, y la duración del ciclo de servicio, expresada en porcentaje. (IEV 411-51-09) 3.12 torque a rotor bloqueado (locked-rotor torque) torque mínimo medido que desarrolla el motor en su eje y con el rotor bloqueado, cualquiera que sea su posición angular, a la tensión y a la frecuencia nominales. (IEV 411-48-06) 3.13 corriente a rotor bloqueado (locked rotor current) mayor valor eficaz en estado estacionario, de la corriente absorbida desde la línea con el motor mantenido en reposo, cualquiera que sea la posición angular de su rotor, a la tensión y a la frecuencia nominales. (IEV 411-48-16) 3.14 torque mínimo durante el arranque (de un motor de c.a) (pull up torque) valor más pequeño del torque asincrónico en estado estacionario, que el motor desarrolla entre la velocidad nula y la velocidad que corresponde al torque máximo cuando el motor está energizado a tensión y frecuencia nominales. Esta definición no se aplica en el caso de motores asincrónicos cuyo torque disminuye continuamente cuando la velocidad aumenta. NOTA Además de los torques asincrónicos en estado estacionario, a velocidades específicas existen torques armónicos sincrónicos que son función del ángulo de carga del rotor. A tales velocidades, el torque de aceleración puede ser negativo para algunos ángulos de carga del rotor. La experiencia y el cálculo muestran que ésta es una condición de funcionamiento inestable y que, en consecuencia, los torques armónicos sincrónicos no impiden la aceleración del motor y se excluyen de esta definición.

3.15 torque máximo (de un motor de corriente alterna) (break-down torque) valor máximo del torque asincrónico en estado estacionario que desarrolla el motor sin caída abrupta de la velocidad, cuando está energizado a tensión y frecuencia nominales. Esta definición no se aplica en el caso de motores en los cuales el torque disminuye continuamente cuando la velocidad aumenta. 3.16 torque de desenganche (de un motor sincrónico) (pull out torque) torque máximo que desarrolla un motor sincrónico a su temperatura de funcionamiento y a la velocidad de sincronismo, a tensión, frecuencia y corriente de campo nominales. 5

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

3.17 refrigeración (cooling) procedimiento por el cual el calor resultante de las pérdidas ocurridas en una máquina es cedido a un refrigerante primario que puede ser reemplazado continuamente o puede ser enfriado mediante un refrigerante secundario en un intercambiador de calor. (IEV 411-44-01) 3.18 refrigerante un medio, líquido o gas, por medio del cual se transfiere calor. (IEV 411-44-01) 3.19 refrigerante primario (primary coolant) un medio, líquido o gas, que, cuando está a una temperatura inferior a la de un elemento de una máquina y en contacto con el mismo, evacua el calor de ese elemento. (IEV 411-44-03) 3.20 refrigerante secundario (secondary coolant) medio, líquido o gas, que, cuando está a una temperatura inferior a la del refrigerante primario, evacua el calor cedido por éste, por medio de un intercambiador de calor o a través de la superficie externa de la máquina. (IEV 411-44-03). 3.21 devanado refrigerado directamente (enfriamiento interno) 1) (direct cooled (inner cooled) winding devanado refrigerado principalmente mediante un refrigerante que fluye en contacto directo con las partes refrigeradas a través de conductores, tubos, conductos o canales que, independientemente de su orientación, forman parte integrante del devanado en el interior del aislamiento principal. (IEV 411-44-08) 3.22 devanado refrigerado indirectamente2 (indirect cooled winding) cualquier devanado diferente de uno refrigerado directamente. (IEV 411-44-09)

1

En todos los casos en donde no se indique "indirecto" ó "directo", se trata de un devanado de refrigeración indirecta.

6

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

3.23 aislamiento complementario (supplementary insulation) aislamiento independiente aplicado además del aislamiento principal, con el propósito de asegurar la protección contra descarga eléctrica en caso de falla en el aislamiento principal. 3.24 momento de inercia (moment of inertia) la suma (integral) de los productos de los elementos de masa de un cuerpo y los cuadrados de sus distancias (radios) a un eje dado. 3.25 equilibrio térmico (termal equilibrium) estado alcanzado cuando las elevaciones de la temperatura de las diversas partes de la máquina no varían en más de un gradiente de 2 k/h. (IEV 411-51-08) NOTA El equilibrio térmico se puede determinar a partir de la gráfica de tiempo-aumento de la temperatura cuando las líneas rectas entre los puntos al comienzo y al final de dos intervalos sucesivos, tienen cada una un gradiente de menos de 2 k/h.

3.26 constante de tiempo térmico equivalente (thermal equivalent time constant) constante de tiempo que, reemplazando varias constantes de tiempo individuales, determina aproximadamente la evolución de la temperatura en un devanado después de una variación de corriente en escalón. 3.27 devanado encapsulado (encapsulated winding) devanado que está completamente encerrado o sellado mediante un aislamiento moldeado. (IEV 411-39-06) 3.28 valor nominal del factor de forma de la corriente continua suministrada a la armadura de un motor de corriente continua por un convertidor estático de potencia (rated form factor of direct current supplied to a d.c motor armature from a static power converter) relación entre el valor eficaz máximo admisible de la corriente Irms,máxN y su valor promedio IavN (valor promedio integrado sobre un período) a las condiciones nominales:

K fN =

I rms , máxN I avN

7

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

3.29 factor de ondulación de la corriente (current ripple factor) cociente entre la diferencia de el valor máximo Imáx y el valor mínimo Imín de una corriente ondulada, y el doble de su valor promedio Iav (valor promedio integrado sobre un período), es decir:

qi=

I máx - I mín 2 x I av

Para valores pequeños de ondulación de la corriente, el factor de ondulación se puede aproximar mediante la fórmula siguiente: NOTA

qi=

I máx - I mín I máx + I mín

La fórmula anterior se puede utilizar como una aproximación si el valor calculado resultante de qi es inferior o igual a 0,4. 3.30 tolerancia (tolerancia) la desviación permitida entre el valor declarado de una cantidad y el valor medido. 3.31 ensayo tipo (type test) un ensayo de una o más máquinas fabricadas con un diseño determinado, para demostrar que el diseño cumple determinadas especificaciones. [IEV 411-53-01] NOTA El ensayo tipo también se puede considerar válido si se hace sobre una máquina que tenga desviaciones menores de régimen nominal o de otras características. Estas desviaciones se deberían someter a acuerdo.

3.32 ensayo de rutina (routine test) ensayo al cual se somete cada máquina individual durante su fabricación o después de ella, para determinar si cumple con determinados criterios. [IEV 411-53-02]

4.

SERVICIO

4.1

DECLARACIÓN DEL SERVICIO

La responsabilidad de declarar el servicio le corresponde al comprador, quien podría describir el servicio por uno de los métodos siguientes: 8

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

a)

Numéricamente, si la carga no varía o si varía de manera conocida.

b)

Gráficamente, mediante una representación de las magnitudes variables en función del tiempo.

c)

Seleccionando uno de los tipos de servicio S1 a S10 que sea al menos tan severo como el tipo de servicio previsto.

El tipo de servicio se puede designar mediante la abreviatura apropiada especificada en el numeral 4.2, escrita a continuación del valor de la carga. Bajo cada cifra apropiada del tipo de servicio se indica la expresión del factor de duración cíclica. Generalmente el comprador no puede suministrar un valor para el momento de inercia del motor (JM) ni para la vida térmica relativa esperada (TL), véase el Anexo A. Estos valores son suministrados por el fabricante. Si el servicio no ha sido especificado por el comprador, el fabricante debe considerar que es aplicable el tipo de servicio S1 (servicio continuo). 4.2

TIPOS DE SERVICIO

4.2.1

Tipo de servicio S1 - Servicio continuo

Funcionamiento a carga constante mantenido por un tiempo suficiente para que la máquina alcance el equilibrio térmico, véase la Figura 1. La abreviatura apropiada es S1. 4.2.2

Tipo de servicio S2 - Servicio de corta duración

Funcionamiento a carga constante durante un tiempo determinado, menor que el requerido para alcanzar el equilibrio térmico, seguido de un tiempo de reposo y desenergización suficiente para restablecer las temperaturas de la máquina dentro de 2 K aproximadamente de la temperatura del refrigerante. Véase la Figura 2. La abreviatura apropiada es S2, seguida por una indicación de la duración del servicio. EJEMPLO S2 60 min.

4.2.3

Tipo de servicio S3 - Servicio periódico intermitente3

Secuencia de ciclos de servicio idénticos, cada uno de los cuales comprende un tiempo de funcionamiento a carga constante y un tiempo de reposo y desenergización. Véase la Figura 3. En este servicio, el ciclo es tal que la corriente de arranque no afecta significativamente el aumento de temperatura.

3

Servicio periódico implica que el equilibrio térmico no se alcanza durante el tiempo bajo carga.

9

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

La abreviatura apropiada es S3, seguida del factor de duración cíclica. EJEMPLO S3 25 %

P

t

Pv

t

θ θmáx.

t

P

=

carga

Pv

=

pérdidas eléctricas

θ

=

temperatura

θmáx

=

temperatura máxima alcanzada

t

=

tiempo

Figura 1. Servicio continuo – Servicio Tipo S1

10

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

P

t

Pv

t

θ

θmáx

∆t p

t

P

=

carga

Pv

=

pérdidas eléctricas

θ

=

temperatura

θmáx

=

temperatura máxima alcanzada

t

=

tiempo

∆tp

=

tiempo de funcionamiento bajo carga constante

Figura 2. Servicio de corta duración – Servicio Tipo S2

11

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

P

NTC 2805 (Cuarta actualización)

TC

∆t P

∆tR

t

Pv

t

θ θmáx

t

P

=

carga

Pv

=

pérdidas eléctricas

θ

=

temperatura

θmáx

=

temperatura máxima alcanzada

t

=

tiempo

Tc

=

duración de un ciclo de carga

∆tp

=

tiempo de funcionamiento a carga constante

∆tR

=

tiempo en reposo y desenergización

Factor de duración cíclica = ∆tp/Tc Figura 3. Servicio periódico intermitente – Servicio Tipo S3

12

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.2.4

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tipo de servicio S4 - Servicio periódico intermitente con arranque2

Secuencia de ciclos de servicio idénticos, cada uno de los cuales comprende un tiempo significativo de arranque, un tiempo de funcionamiento a carga constante y un tiempo de reposo y desenergización. Véase la Figura 4. La abreviatura apropiada es S4, seguida del factor de duración cíclica, el momento de inercia del motor (JM) y el momento de inercia de la carga (Jext), ambos referidos al eje del motor. EJEMPLO. S4 25 % JM = 0,15 kg m²

Jext = 0,7 kg m²

P TC

t

∆t P

∆t R

Pv

∆t D

t

θ θmáx

t

P

=

carga

t

=

tiempo

Pv

=

pérdidas eléctricas

Tc

=

duración de un ciclo de carga

θ

=

temperatura

∆tD

=

tiempo de arranque/aceleración

θmáx

=

temperatura máxima alcanzada

∆tP

=

∆tR

=

tiempo de funcionamiento bajo carga constante tiempo en reposo y denergización

Factor de duración cíclica = (∆tD + ∆tp)/Tc Figura 4. Servicio periódico intermitente con arranque – Servicio Tipo S4

13

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.2.5

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tipo de servicio S5 - Servicio periódico intermitente con frenado eléctrico2

Secuencia de ciclos de servicio idénticos, cada uno de los cuales comprende un tiempo de arranque, un tiempo de funcionamiento a carga constante, un tiempo de frenado eléctrico y un tiempo de reposo y desenergización. Véase la Figura 5. La abreviatura apropiada es S5, seguida del factor de duración cíclica, el momento de inercia del motor (JM) y el momento de inercia de la carga (Jext), ambos referidos al eje del motor. EJEMPLO S5 25 % JM = 0,15 kg m²

Jext = 0,7 kg m²

P

TC

t

∆t F ∆t P

∆t R

Pv

∆t D t

θ

θmáx

t

P Pv θ θmáx t

= = = = =

carga pérdidas eléctricas temperatura temperatura máxima alcanzada tiempo

Tc ∆tD ∆tp

= =

=

∆tF ∆tR

= =

duración de un ciclo de carga tiempo de arranque/aceleración tiempo de funcionamiento bajo carga constante tiempo de frenado eléctrico tiempo de reposo y desenergización

Factor de duración cíclica = (∆tD + ∆tp + ∆tF)/Tc Figura 5. servicio periódico intermitente con frenado eléctrico – Servicio Tipo S5

2

Servicio periódico implica que el equilibrio térmico no se alcanza durante el tiempo bajo carga.

14

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.2.6

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tipo de servicio S6 - Servicio periódico de funcionamiento continuo2

Secuencia de ciclos de servicio idénticos, cada uno de los cuales comprende un tiempo de funcionamiento a carga constante y un tiempo de funcionamiento en vacío. No hay tiempo de reposo y desenergización. Véase la Figura 6. La abreviatura apropiada es S6, seguida del factor de duración cíclica. TC

P

∆t P

∆t R

t

Pv

t

θ θmáx

t

EJEMPLO S6 40 %

P Pv θ θmáx

= = = =

carga pérdidas eléctricas temperatura temperatura máxima alcanzada

t Tc ∆tp

= = =

∆tV

=

tiempo duración de un ciclo de carga tiempo de operación bajo carga constante tiempo de funcionamiento sin carga

Factor de duración cíclica = ∆tp/Tc

Figura 6. Servicio periódico de funcionamiento continuo – Servicio Tipo S6

2

Servicio periódico implica que el equilibrio térmico no se alcanza durante el tiempo bajo carga.

15

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.2.7

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tipo de servicio S7 - Servicio periódico de funcionamiento continuo con frenado eléctrico2

Secuencia de ciclos de servicio idénticos, cada uno de los cuales comprende un tiempo de arranque, un tiempo de funcionamiento a carga constante y un tiempo de frenado eléctrico. No hay tiempo de reposo y desenergización. Véase la Figura 7. La abreviatura apropiada es S7, seguida de los valores del momento de inercia del motor (JM) y el momento de inercia de la carga (Jext), ambos referidos al eje del motor. EJEMPLO S7 JM = 0,4 kg m² Jext = 7,5 kg m²

TC

P

t

∆t P

∆t F

∆t D Pv

t

θ

θmáx

t

P Pv θ θmáx

= = = =

carga pérdidas eléctricas temperatura temperatura máxima alcanzada

t Tc ∆tD ∆tp

= = =

=

∆tF

=

tiempo duración de un ciclo de carga tiempo de arranque/aceleración tiempo de funcionamiento bajo carga constante tiempo de frenado eléctrico

Factor de duración cíclica = 1 Figura 7. Servicio periódico de funcionamiento continuo con frenado eléctrico – Servicio Tipo S7 2

Servicio periódico implica que el equilibrio térmico no se alcanza durante el tiempo bajo carga.

16

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.2.8

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tipo de servicio S8 - Servicio periódico de funcionamiento continuo con cambios de carga y de velocidad relacionados2

Secuencia de ciclos de servicio idénticos, cada uno de los cuales comprende un tiempo de funcionamiento a carga constante correspondiente a una velocidad de rotación predeterminada, seguido de uno o varios tiempos de funcionamiento a otras cargas constantes correspondientes a diferentes velocidades de rotación (realizadas, por ejemplo, mediante un cambio en el número de polos en el caso de los motores de inducción). No hay tiempo de reposo y desenergización (véase la Figura 8). La abreviatura apropiada es S8, seguida de los valores del momento de inercia del motor (JM) y el momento de inercia de la carga (Jext), ambos referidos al eje del motor, junto con la carga, la velocidad y el factor de duración cíclica para cada condición de velocidad. EJEMPLO S8 JM = 0,5 kg m² Jext = 6 kg x m²

2

16 kW

1

30 %

-1

30 %

-1

40 %

740 min-

40 kW

1 460 min

25 kW

980 min

Servicio periódico implica que el equilibrio térmico no se alcanza durante el tiempo bajo carga.

17

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

TC P

t

∆t P1 Pv

∆t P2

∆ t P3

∆tD ∆ t F1 ∆ t F2

t

θ θmáx

t

n

t

P

=

carga

Pv

=

pérdidas eléctricas

θ

=

temperatura

θmáx

=

temperatura máxima alcanzada

n

=

velocidad

t

=

tiempo

Tc

=

duración de un ciclo de carga

∆tD

=

tiempo de arranque/aceleración

∆tp

=

tiempo de funcionamiento bajo carga constante (P1, P2, P3)

∆tF

=

tiempo de frenado eléctrico (F1, F2)

Factor de duración cíclica = (∆tD + ∆tp1)/Tc; (∆tF1 + ∆tp2)/Tc; (∆tF2 + ∆tp3)/Tc

Figura 8. Servicio periódico de funcionamiento continuo con cambios de carga y velocidad relacionados – Servicio tipo S8

18

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.2.9

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tipo de servicio S9 - Servicio con variaciones no periódicas de carga y de velocidad

Servicio en el cual la carga y la velocidad suelen tener una variación no periódica en el rango de funcionamiento admisible. Este servicio incluye a menudo sobrecargas aplicadas frecuentemente que pueden ser muy superiores a la carga de referencia (véase la Figura 9). La abreviatura apropiada es S9. Para este tipo de servicio, una carga constante seleccionada cuidadosamente y basada en el tipo de servicio S1, se toma como el valor de referencia (“Pref” en la Figura 9) para el concepto de sobrecarga.

n

∆t R ∆t D ∆ t P

∆tF t

P

∆t S Pref t

Pv

t

θmáx

t

P Pref Pv θ θmáx n

= = = = = =

carga carga de referencia pérdidas eléctricas temperatura temperatura máxima alcanzada velocidad

t ∆tD ∆tp

= =

=

∆tF ∆tR ∆ts

= = =

tiempo tiempo de arranque/aceleración tiempo de funcionamiento bajo carga constante tiempo de frenado eléctrico tiempo en reposo y desenergización tiempo de funcionamiento bajo sobrecarga

Figura 9. Servicio con variaciones no periódicas de carga y de velocidad – Servicio Tipo S9

19

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

4.2.10 Tipo de servicio S10 - Servicio con cargas y velocidades constantes discretas Servicio que comprende un número específico de valores discretos de cargas (o cargas equivalentes), y si es aplicable, velocidad, y cada combinación de carga/velocidad se mantiene el tiempo suficiente para permitir que la máquina alcance el equilibrio térmico. Véase la Figura 10. La carga mínima durante un ciclo de servicio puede tener el valor cero (funcionamiento en vacío o tiempo de reposo y desenergización). La abreviatura apropiada es S10, seguida por las cantidades por unidad (p.u). p/∆t para la carga respectiva y su duración, y la cantidad por unidad (p.u) TL para la vida térmica relativa esperada del sistema de aislamiento. El valor de referencia para la vida térmica esperada es la vida térmica esperada al régimen nominal para servicio continuo y con los límites admisibles de aumento de temperatura basados en el tipo de servicio S1. Para un tiempo de reposo y desenergización, la carga se debe indicar mediante la letra R. EJEMPLO S10 p/∆t = 1,1/0,4;

1/0,3;

0,9/0,2; r/0,1

TL = 0,6

Conviene redondear el valor de TL al múltiplo más próximo de 0,05. En el anexo A se dan indicaciones sobre el significado de este parámetro y la obtención de su valor. Para este tipo de servicio, una carga constante seleccionada cuidadosamente y basada en el tipo de servicio S1, se toma como el valor de referencia (“Pref” en la Figura 10) para las cargas discretas. NOTA Los valores discretos de las cargas generalmente serán cargas equivalentes obtenidas mediante integración en función del tiempo. No es necesario que cada ciclo de carga sea exactamente el mismo, siempre que cada carga dentro de un ciclo se mantenga durante un tiempo suficiente para que se alcance el equilibrio térmico y que cada ciclo de carga se pueda integrar para dar la misma vida térmica relativa esperada.

20

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tc P Pref

t3

t4 P4

P2

P3

t2 P1

t1

t

Pv

t

∆ θ1

∆ θ2

θ

∆θ4

θref

t

n

t

P Pi Pref Pv θ θref t ti Tc ∆θi

= = = = = = = = = =

n

=

carga carga constante durante un ciclo de carga carga de referencia basada en el servicio tipo S1 pérdidas eléctricas temperatura temperatura a la carga de referencia basada en el servicio tipo S1 tiempo tiempo de una carga constante durante un ciclo duración de un ciclo diferencia entre la elevación de la temperatura del devanado a cada una de las diversas cargas durante un ciclo y la elevación de la temperatura basada en el ciclo de servicio tipo S1 bajo la carga de referencia. velocidad Figura 10. servicio con cargas constantes discretas – Servicio Tipo S10

21

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

5.

RÉGIMEN NOMINAL

5.1

ASIGNACIÓN DEL RÉGIMEN NOMINAL

El fabricante debe atribuir el régimen nominal, según se define en el numeral 3.2, seleccionando una de las clases de régimen nominal definidas en los numerales 5.2.1 a 5.2.6. La designación de la potencia nominal se debe escribir después de la potencia nominal. Si no se estipula ninguna designación, se aplica el régimen nominal para servicio continuo. Cuando el fabricante conecta componentes accesorios (tales como reactores, condensadores, etc.) como parte de la máquina, los valores nominales deben referirse a los terminales de alimentación del aparato completo. NOTA

Esto no se aplica a los transformadores de potencia conectados entre la máquina y la alimentación.

Cuando la asignación del régimen nominal se hace a las máquinas alimentadas por convertidores estáticos o que alimentan a estos convertidores, se requieren consideraciones especiales. La NTC-IEC 34-17 da directrices para el caso de los motores de inducción tipo jaula de ardilla, los cuales se tratan en la NTC-IEC 34-12. 5.2

CLASES DE REGÍMENES NOMINALES

5.2.1

Régimen nominal para servicio continuo

Régimen nominal al cual la máquina puede funcionar durante un tiempo ilimitado y de acuerdo con los requisitos de esta norma. Esta clase de régimen nominal corresponde al servicio de tipo S1 y se designa como el tipo de servicio S1. 5.2.2

Régimen nominal para servicio de corta duración

Régimen nominal al cual la máquina puede funcionar durante un tiempo limitado, comenzando a la temperatura ambiente, y de acuerdo con los requisitos de esta norma. Esta clase de régimen nominal corresponde al tipo de servicio S2 y se designa como el tipo de servicio S2. 5.2.3

Régimen nominal para servicio periódico

Régimen nominal al cual la máquina puede funcionar siguiendo ciclos de servicio, y de acuerdo con los requisitos de esta norma. Esta clase de régimen nominal corresponde a los tipos de servicio periódico S3 a S8 y se designan como el tipo de servicio correspondiente. A menos que se especifique algo diferente, la duración de un ciclo de servicio debe ser de 10 min y el factor de duración cíclica debe tener uno de los valores siguientes: 15 %, 25 %, 40 %, 60 %

22

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 5.2.4

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Régimen nominal para servicio no periódico

Régimen nominal al cual la máquina puede funcionar de manera no periódica, y de acuerdo con los requisitos de esta norma. Esta clase de régimen nominal corresponde al tipo de servicio no periódico S9 y se designa como el tipo de servicio S9. 5.2.5

Régimen nominal con velocidades y cargas constantes discretas

Régimen nominal al cual la máquina puede funcionar con las velocidades y cargas asociadas de tipo de servicio S10, durante un tiempo ilimitado, pero cumpliendo los requisitos de esta norma. La carga máxima admisible en un ciclo debe tomar en consideración todos los elementos de la máquina, por ejemplo, el sistema de aislamiento en lo concerniente a la validez de la ley exponencial para la vida térmica relativa esperada, los rodamientos en lo que concierne a la temperatura, y otros elementos en lo que concierne a la dilatación térmica. Salvo especificaciones de otras normas, la carga máxima no debe ser mayor de 1,15 veces el valor de la carga con base en el tipo de servicio S1. La carga mínima puede tener un valor cero cuando la máquina funciona en vacío o está en reposo y desenergizada. En el Anexo A se suministra información concerniente a la aplicación de esta clase de régimen nominal. Esta clase de régimen nominal corresponde al tipo de servicio S10 y se designa como tipo de servicio S10. NOTA Otras normas pertinentes pueden especificar la carga máxima en términos de limitación de la temperatura (o de elevación de la temperatura) del devanado en lugar de cargas por unidad basadas en el tipo de servicio S1.

5.2.6 Régimen nominal para carga equivalente Régimen nominal al cual, para propósitos de ensayo, la máquina puede funcionar bajo carga constante hasta que se alcance el equilibrio térmico, y que produce el mismo aumento de temperatura del devanado del estator que el de la temperatura promedio durante un ciclo de carga del tipo de servicio especificado. NOTA En la determinación de un régimen nominal equivalente se deberían tomar en cuenta las variaciones en la carga, la velocidad y enfriamiento del ciclo de servicio.

Si se aplica este tipo de régimen, se denomina “equ”. 5.3

SELECCIÓN DE UNA CLASE DE RÉGIMEN NOMINAL

Una máquina construida para uso general debe tener un régimen nominal para servicio continuo y debe tener capacidad de funcionar en el tipo de servicio S1. Si el comprador no especifica el servicio, se aplica el tipo de servicio S1 y el régimen nominal debe ser para servicio continuo. Cuando una máquina esté prevista para régimen nominal de corta duración, éste se debe basar en el tipo de servicio S2. Véase el numeral 4.2.2. Cuando una máquina esté destinada a suministrar cargas variables o cargas que comprendan un período de funcionamiento en vacío o períodos durante los cuales la máquina esté en estado de reposo y desenergización, la clase de régimen nominal debe ser del tipo periódico, con base en el tipo de servicio seleccionado entre los tipos de servicios S3 a S8. Véanse los numerales 4.2.3 a 4.2.8. 23

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Cuando una máquina esté destinada a suministrar de manera no periódica cargas variables a velocidades variables, incluidas sobrecargas, el régimen nominal debe ser uno para servicio no periódico, con base en el tipo de servicio S9. Véase el numeral 4.2.9. Cuando una máquina esté prevista para funcionar a cargas constantes discretas que incluyan períodos de sobrecarga o períodos de marcha en vacío (o períodos de reposo y desenergización), la clase de régimen nominal debe ser una con cargas constantes discretas, con base en el tipo de servicio S10. Véase el numeral 4.2.10. 5.4

ASIGNACIÓN DE POTENCIAS A UNA CLASE DE RÉGIMEN NOMINAL

En la determinación del régimen nominal: Para los tipos de servicios S1 a S8, el valor o los valores especificados de las cargas constantes deben ser las potencias nominales; véanse los numerales 4.2.1 a 4.2.8. Para los tipos de servicios S9 y S10, el valor de referencia de la carga con base en el tipo de servicio S1 se debe tomar como la potencia nominal. Véanse los numerales 4.2.9 y 4.2.10. 5.5

POTENCIA NOMINAL

5.5.1

Generadores de corriente continua

La potencia nominal es la potencia de salida en los terminales, y se debe expresar en vatios (W). 5.5.2

Generadores de corriente alterna

La potencia nominal es la potencia eléctrica aparente en los terminales, y se debe expresar en voltamperios (VA), junto con el factor de potencia. El factor de potencia nominal de los generadores sincrónicos debe ser de 0,8 en atraso (sobreexcitado), salvo que el comprador lo especifique de otro modo. 5.5.3

Motores

La potencia nominal es la potencia mecánica disponible en el eje, y se debe expresar en vatios (W). NOTA En muchos países se acostumbra expresar también la potencia mecánica disponible sobre el eje en caballos de fuerza (1 h.p. es equivalente a 745,7 W, 1 ch (cheval o caballo de fuerza métrico) es equivalente a 736 W).

5.5.4

Condensadores sincrónicos

La potencia nominal es la potencia reactiva en los terminales, y se debe expresar en voltioamperios reactivos (var) ya sea en adelanto (sub-excitado) o en atraso (sobre-excitado). 5.6

TENSIÓN NOMINAL

5.6.1

Generadores de corriente continua

Para los generadores de corriente continua previstos para funcionar en un intervalo de tensión relativamente pequeño, la potencia nominal y la corriente nominal se deben aplicar a la mayor tensión del intervalo, salvo que se especifique lo contrario (véase adicionalmente el numeral 7.3).

24

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 5.6.2

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Generadores de corriente alterna

Para los generadores de corriente alterna previstos para funcionar en un intervalo de tensiones relativamente pequeño, la potencia de salida nominal y el factor de potencia se deben aplicar a cualquier tensión del intervalo, salvo que se especifique lo contrario (véase adicionalmente el numeral 7.3). 5.7

COORDINACIÓN DE TENSIONES Y POTENCIAS

No es práctico construir máquinas de todos los regímenes nominales para todas las tensiones nominales. En general, para máquinas de corriente alterna, con base en consideraciones de diseño y fabricación, los regímenes nominales de tensión preferidos por encima de 1 kV en términos de potencia nominal son como se indican en la Tabla 1:

Tabla 1. Regímenes nominales de tensión preferidos Tensión nominal kV 1,0 < UN ≤ 3,0 3,0 < UN ≤ 6,0 6,0 < UN ≤ 11,0 11,0 < UN ≤ 15,0

5.8

Potencia nominal mínima kW (ó kVA) 100 150 800 2 500

MÁQUINAS CON MÁS DE UN RÉGIMEN NOMINAL

Para máquinas con más de un régimen nominal, la máquina debe cumplir los requisitos de esta norma en todos los aspectos en cada régimen nominal. Para motores con múltiples velocidades, a cada velocidad se le debe asignar un régimen nominal. Cuando una magnitud nominal (potencia, tensión, velocidad, etc.) puede asumir varios valores o variar continuamente entre dos límites, el régimen nominal se debe asignar a esos valores o límites. Esta disposición no se aplica a las variaciones de tensión ni de frecuencia durante el funcionamiento según se define en el numeral 7.3, o a las conexiones estrella-delta prevista para el arranque.

6.

CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO EN EL SITIO

6.1

GENERALIDADES

Salvo que se especifique de otro modo, las máquinas deben ser adecuadas para las siguientes condiciones de funcionamiento en el sitio. En el numeral 8 se dan correcciones para las condiciones de operación en el sitio que se desvíen de esos valores. 6.2

ALTITUD

La altura no debe ser mayor de 1 000 m sobre el nivel del mar.

25

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 6.3

NTC 2805 (Cuarta actualización)

TEMPERATURA AMBIENTE MÁXIMA

La temperatura del aire no debe ser superior a 40 °C. 6.4

TEMPERATURA AMBIENTE MÍNIMA

La temperatura mínima del aire no debe ser menor de -15 °C para cualquier máquina. La temperatura ambiente no debe ser inferior a 0 °C para una máquina con alguna de las siguientes situaciones:

6.5

a)

Potencia nominal superior a 3 300 kW (o kVA) por 1 000 min-1

b)

Potencia nominal menor de 600 W (o VA)

c)

Un conmutador

d)

Un cojinete tipo chumacera

e)

Agua como refrigerante primario o secundario.

TEMPERATURA DEL AGUA REFRIGERANTE

La temperatura del agua refrigerante a la entrada de una máquina o de un intercambiador de calor, o el agua a temperatura ambiente (en el caso de máquinas sumergibles con enfriamiento superficial o máquinas con chaqueta de agua) no debe ser superior a +25 °C ni menor de +5 °C. 6.6

ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE

Si durante el transporte, almacenamiento o después de la instalación se pueden producir temperaturas menores de las especificadas en el numeral 6.4, el comprador le debe informar al fabricante y especificar la temperatura ambiente mínima esperada. 6.7

PUREZA DEL HIDRÓGENO REFRIGERANTE

Las máquinas refrigeradas con hidrógeno deben poder funcionar a la potencia nominal en las condiciones nominales con un refrigerante que contenga al menos el 95 % de hidrógeno por volumen. NOTA Por razones de seguridad, el contenido de hidrógeno se deberá mantener siempre al 90% o más, suponiendo que el otro gas que entre en la mezcla sea aire.

Para calcular el rendimiento de acuerdo con la NTC 3477 (IEC 60034-2), la composición normalizada de la mezcla gaseosa debe ser del 98 % de hidrógeno y del 2 % de aire por volumen, a los valores especificados de presión y de temperatura del gas reenfriado, salvo acuerdo diferente entre el fabricante y el comprador. Las pérdidas por ventilación se deben calcular para la densidad correspondiente.

26

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

7.

CONDICIONES ELÉCTRICAS DE FUNCIONAMIENTO

7.1

ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA

Para máquinas trifásicas de corriente alterna, de 50 Hz ó 60 Hz, destinadas para conectarse directamente a los sistemas de distribución o utilización, las tensiones nominales se deben derivar de las tensiones nominales indicadas en la norma IEC 60038. NOTA Para grandes máquinas de alta tensión, se pueden seleccionar las tensiones para la obtención de un funcionamiento óptimo.

Para los motores de corriente alterna alimentados por convertidores estáticos, estas restricciones sobre la tensión, la frecuencia y la forma de onda no son aplicables. En este caso, la selección de las tensiones nominales se debe hacer por acuerdo. 7.2

FORMA Y SIMETRÍA DE TENSIONES Y CORRIENTES

7.2.1

Motores de corriente alterna

7.2.1.1 Los motores de corriente alterna para uso con alimentación de frecuencia fija, alimentados mediante un generador de c.a (localmente o a través de una red de alimentación), deben poder funcionar a una tensión de alimentación cuyo factor de armónicos de tensión (HVF) sea inferior o igual a:

-

0,02 para motores monofásicos y motores trifásicos, incluidos los motores sincrónicos, pero excluyendo los motores de diseño N (véase la NTC-IEC 34-12), salvo que el fabricante declare algo diferente.

-

0,03 para motores de diseño N.

El HVF se debe calcular a partir de la fórmula siguiente:

k

HVF =

∑n

u n2

n =2

en donde un

=

es la relación entre la tensión armónica Un y la tensión nominal UN.

n

=

es el orden del armónico (no divisible por tres en el caso de motores de corriente alterna trifásicos)

k

=

13.

Los motores trifásicos de corriente alterna deben ser adecuados para el funcionamiento en un sistema de tensión trifásica cuya componente de secuencia negativa no sobrepase el 1 % de la componente de secuencia positiva durante un período largo, ó 1,5 % durante un período corto no mayor de algunos minutos, cuya componente de secuencia cero no sea mayor del 1 % de la componente de secuencia positiva. 27

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Si los límites de los valores de HVF y de las componentes de secuencia negativa y de secuencia cero se encuentran simultáneamente en servicio a la carga nominal, esto no debe conducir a una temperatura perjudicial en el motor, y se recomienda que el excesivo aumento de temperatura en relación con los límites especificados en esta norma no sea mayor de aproximadamente 10 K. NOTA En las zonas próximas a las grandes cargas monofásicas (por ejemplo hornos de inducción) y en zonas rurales, en particular en el caso de redes mixtas industrial y doméstica, la alimentación se puede distorsionar más allá de los límites establecidos anteriormente. Una situación tal exige tomar disposiciones especiales.

7.2.1.2 Los motores de corriente alterna alimentados por convertidores estáticos deben soportar una tasa superior de armónicos de la tensión de alimentación; véase la NTC-IEC 34-17 para el caso de los motores tipo jaula que se tratan en la NTC-IEC 34-12. NOTA Si la tensión de alimentación es significativamente no sinuoidal, por ejemplo, en el caso de alimentación por convertidores estáticos, el valor eficaz de la forma de onda total y el de la onda fundamental son ambos pertinentes al determinar las características de funcionamiento de una máquina de corriente alterna.

7.2.2

Generadores de corriente alterna

Los generadores de corriente alterna deben ser adecuados para alimentar circuitos que cuando sean alimentados por un sistema de tensiones balanceadas y sinusoidales:

a)

den como resultado corrientes que no excedan un factor de armónicos de corriente (HCF) de 0,05, y

b)

den como resultado un sistema de corrientes en donde ni la componente de secuencia negativa ni la componente de secuencia cero sobrepasan el 5 % de la componente de secuencia positiva.

El HCF se debe calcular usando la siguiente fórmula:

k

HCF =

∑i

2 n

n =2

en donde

in

=

es la relación entre la corriente armónica In y la corriente nominal IN.

n

=

es el orden del armónico

K

=

13.

Si los límites de deformación y de desequilibrio se presentan simultáneamente en servicio a la carga nominal, esto no debe conducir a una temperatura perjudicial en el generador, y se recomienda que el aumento excesivo de temperatura que resulte en relación con los límites especificados en esta norma no sea más de aproximadamente 10 K.

28

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 7.2.3

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Máquinas sincrónicas

A menos que se especifique algo diferente, las máquinas sincrónicas trifásicas deben poder funcionar continuamente en un sistema desbalanceado tal que, cuando ninguna de las corrientes de fase exceda la corriente nominal, el cociente entre la componente de corriente de secuencia negativa (I2) y la corriente nominal (IN) no exceda los valores dados en la Tabla 2, y en caso de falla, debe poder funcionar a valores del producto de (I2/IN)2 y tiempo (t) que no sobrepasen los valores de Tabla 2. Condiciones de operación desbalanceada para máquinas sincrónicas 2

Punto

Tipo de máquina

Valor máximo l2/lN para funcionamiento continuo

Valor máximo (l2/lN ) x t en segundos, para funcionamiento en condiciones de falla

0,1 0,08 0,1

20 20 20

0,08 0,05 0,08

15 15 15

0,1 0,1

15 10

0,08 véase la Nota 1 véase la Nota 1 0,05

8 véase la Nota 2 5 5

Máquinas de polos salientes 1

Devanados refrigerados indirectamente Motores Generadores Condensadores sincrónicos

2

Estator y/o devanados refrigerado directamente interno)

de campo (enfriamiento

Motores Generadores Condensadores sincrónicos Máquinas sincrónicas con rotor cilíndrico 3

Devanados del indirectamente

rotor

refrigerados

Con aire Con hidrógeno 4

Devanados del rotor refrigerados directamente (enfriamiento interno) ≤ 350 MVA > 350 ≤ 900 MVA > 900 ≤ 1 250 MVA > 1 250 ≤ 1 600 MVA

NOTA 1 Para estas máquinas, el valor de I2/lN se calcula como sigue: I2 S − 350 = 0, 08 − N IN 3 x 10 4 2

NOTA 2 Para estas máquinas, el valor de (I2/lN) x t, en segundos, se calcula como sigue:

 I2  I  N

2

  x t = 8 − 0, 005 45 (S N − 350 )  

En donde SN es la potencia nominal aparente en MVA

29

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 7.2.4

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Motores de corriente continua alimentados por un convertidor estático de potencia

En el caso de un motor de corriente continua alimentado por un convertidor estático de potencia, la tensión y la corriente pulsantes afectan el funcionamiento de la máquina. Las pérdidas y el aumento de temperatura se incrementarán y la conmutación será más difícil en comparación con un motor de corriente continua alimentado mediante una fuente de corriente continua pura. En consecuencia, para los motores de potencia nominal superior a 5 kW previstos para ser alimentados por un convertidor estático de potencia, es necesario concebir su funcionamiento de una alimentación especificada, y si el fabricante del motor lo considera necesario, para una inductancia externa prevista para reducir la ondulación. La alimentación mediante convertidor estático de potencia se debe caracterizar mediante un código de identificación así:

[CCC - UaN - f - L] en donde CCC

=

es el código de identificación para la conexión del convertidor de acuerdo con la norma IEC 60971.

UaN

=

consta de tres o cuatro dígitos que indican el valor nominal de la tensión alterna en los terminales de entrada del convertidor, en voltios.

f

=

consta de dos dígitos que indican la frecuencia nominal en los terminales de entrada, en hercios.

L

=

consta de uno, dos o tres dígitos que indican el valor de la inductancia en serie que se debe adicionar externamente al circuito de armadura del motor, en milihenrios. Si este valor es igual a cero, se omite.

Los motores de potencia de salida nominal inferior o igual a 5 kW, en lugar de estar ligados a un tipo específico de convertidor estático de potencia, se pueden diseñar para ser utilizados con cualquier convertidor estático de potencia, con o sin inductancia externa, siempre que el factor de forma nominal para el cual el motor está diseñado no se sobrepase y que el nivel de aislamiento del circuito de armadura del motor sea apropiado para al valor nominal de la tensión alterna en los terminales de entrada del convertidor estático de potencia. En todos los casos, se supone que la ondulación de la corriente de salida del convertidor estático de potencia es demasiado baja para que produzca un factor de rizado de la corriente no mayor de 0,1 en condiciones nominales. 7.3

VARIACIONES DE TENSIÓN Y FRECUENCIA DURANTE SU FUNCIONAMIENTO

Para máquinas de corriente alterna para uso con alimentación de frecuencia fija suministrada por un generador de corriente alterna (localmente o a través de una red de distribución), las combinaciones de variaciones de tensión y de frecuencia se clasifican en zona A o en zona B, de acuerdo con la Figura 11 para los generadores y condensadores sincrónicos, y con la Figura 12 para los motores. Para las máquinas de corriente continua conectadas directamente a una alimentación normalmente constante de corriente continua, las zonas A y B se aplican únicamente a las tensiones. 30

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Una máquina debe poder efectuar su función principal como se especifica en la Tabla 3 en forma continua dentro de la zona A, pero puede no satisfacer completamente su desempeño a tensión y frecuencia nominales (véase el punto del régimen nominal en las Figuras 11 y 12), y puede presentar ciertas desviaciones. Los aumentos de temperatura pueden ser superiores a los que se presentan a la tensión y frecuencia nominales. Una máquina debe estar en capacidad de realizar su función primara dentro de la zona B, pero puede presentar desviaciones en su desempeño superiores a las de la zona A en relación con su tensión y frecuencia nominales. Las elevaciones de temperatura pueden ser superiores a las que se presentan a la tensión y a la frecuencia nominales, y muy probablemente serán superiores a las que se presentan en la zona A. No se recomienda un funcionamiento prolongado en la periferia de la zona B. NOTA 1 En las aplicaciones y condiciones de funcionamiento prácticas, a veces se requerirá que una máquina funcione en el exterior del perímetro de la zona A. Se recomienda limitar esas desviaciones en valor, duración y frecuencia de aparición. Si es posible, conviene tomar medidas correctivas en un plazo razonable, por ejemplo una reducción de potencia. Tales intervenciones pueden evitar una reducción de la duración de la vida útil de la máquina debido a los efectos de la temperatura. NOTA 2 Los límites de aumento de temperatura o los límites de temperatura conformes con esta norma se aplican al punto de régimen nominal y se pueden exceder progresivamente a medida que el punto de funcionamiento se desvía del punto del régimen nominal. Para condiciones en los límites extremos de la zona A, las elevaciones de temperatura y las temperaturas habitualmente exceden en aproximadamente 10 K los límites especificados en esta norma. NOTA 3 Un motor de corriente alterna sólo arrancará en el límite inferior de tensión si su torque de arranque está ajustado adecuadamente al torque resistente de la carga, pero esto no constituye un requisito de este numeral. Para el desempeño de arranque de los motores de diseño N, véase la NTC-IEC 60034-12.

Tabla 3. Funciones principales de las máquinas Punto 1 2 3

4 5 6 7

Tipo de máquina Generador de corriente alterna, excluyendo el punto 5 Motor de corriente alterna, excluyendo los puntos 3 y 5 Motor sincrónico, excluyendo el punto 5

Función principal Potencia nominal aparente (kVA) al factor de potencia nominal si éste es controlable por separado Torque nominal (Nm)

Torque nominal (Nm), con la excitación que mantiene la corriente de campo nominal, o el factor de potencia nominal, cuando esto es controlable por separado Condensador sincrónico, Potencia nominal aparente (kVA) dentro de la zona aplicable a un excluyendo el punto 5 generador, salvo acuerdo diferente; véase la Figura 11 Máquina tipo turbina, con potencia Véase la NTC 3998 (IEC 60034-3) nominal ≥ 10 MVA Generador de corriente continua Potencia nominal (kW) Motor de corriente continua Torque nominal (Nm) con la excitación de un motor en derivación que mantiene una velocidad nominal, cuando esto es controlable por separado

31

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Y

Y 1,10

1,08

1,05 1,05

1 1,03

0,95

0,98

1,00

0,95

1,02 1,03

0,98

1,00

1,02 1,03 X

X 3

3

1

1,03

0,97

0,97 0,95

0,95 0,93

0,92

0,90

2

2

1 = zona A 2 = zona B (fuera de la zona A) 3 = punto de características nominales

eje X = frecuencia p.u. eje Y - tensión p. u. Figura 11. Valores límites de tensión y frecuencia para los generadores

7.4

Figura 12. valores límites de tensión y frecuencia para los motores

MÁQUINAS TRIFÁSICAS DE CORRIENTE ALTERNA QUE OPERAN EN SISTEMAS NO PUESTOS A TIERRA

Las máquinas trifásicas de corriente alterna deben ser adecuadas para funcionamiento continuo con el neutro en el potencial de tierra o cerca de éste. Estas máquinas también deben ser adecuadas para funcionamiento en sistemas no puestos a tierra, que tengan una línea al potencial de tierra durante períodos poco frecuentes de corta duración, por ejemplo los que se requieren para el despeje normal de una falla. Si se prevé hacer funcionar la máquina en forma continua o por períodos prolongados en esta condición, se requiere una máquina con un nivel de aislamiento adecuado para dicha condición. Si el devanado no tiene el mismo aislamiento en los extremos de la línea y del neutro, el fabricante debe especificar este hecho. NOTA No se recomienda realizar la puesta a tierra o la interconexión de puntos neutros de la máquina sin consultar al fabricante de ésta, a causa de los peligros de circulación de componentes de secuencia cero de corrientes de todas las frecuencias bajo ciertas condiciones de funcionamiento, y del riesgo de daños mecánicos en los devanados bajo condiciones de falla entre línea y neutro.

7.5

NIVELES DE TENSIÓN ADMISIBLES (PICO Y GRADIENTE)

Para los motores de corriente alterna, el fabricante debe especificar un valor límite para los picos y los gradientes de tensión en funcionamiento continuo. Para los motores de inducción de jaula considerados en la NTC-IEC 34-12, véase también la NTC-IEC 34-17. Para los motores de corriente alterna de alta tensión, véase también la NTC-IEC 34-15. 32

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

8.

CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DE FUNCIONAMIENTO Y ENSAYOS TÉRMICOS

8.1

CLASIFICACIÓN TÉRMICA

A los sistemas de aislamiento utilizados en las máquinas se les debe atribuir una clasificación térmica conforme con la IEC 62114. Es responsabilidad del fabricante de la máquina interpretar los resultados obtenidos mediante el ensayo de resistencia térmica de acuerdo con la parte apropiada de la IEC 60034-18. NOTA 1 No se debe suponer que la clasificación térmica de un nuevo sistema de aislamiento está relacionada directamente con la capacidad térmica de los diferentes materiales que lo constituyen. NOTA 2 El uso continuado de un sistema de aislamiento existente es aceptable cuando ha sido probado mediante experiencia en servicio satisfactoria.

8.2

REFRIGERANTE DE REFERENCIA

En la Tabla 4 se especifica el refrigerante de referencia para un método dado de refrigeración.

Tabla 4. Refrigerante de referencia (véase también la Tabla 10) Punto

Modo de refrigeración

Refrigerante secundario

Tabla No.

1 2

Refrigerante primario Aire Aire

Indirecto Indirecto

Ninguno Aire

7 7

3 4

Aire Hidrógeno

Indirecto Indirecto

Agua Agua

7 8

5 6

Aire Aire

Directo Directo

Ninguno Aire

12 12

7 8

Aire Hidrógeno o líquido

Directo Directo

Agua Agua

12 12

La tabla citada en la columna 5 especifica límites de Aumento de temperatura

Temperatura

Refrigerante de referencia Aire ambiente Temperatura de referencia 40° C Refrigerante a la entrada de la máquina, o agua a temperatura ambiente. Temperatura de referencia del gas refrigerante a la entrada de la máquina: 40° C. Temperatura de referencia del agua a temperatura ambiente: 25° C (véase la Nota) Aire ambiente Temperatura de referencia: 40° C Gas a la entrada de la máquina o líquido a la entrada de los devanados. Temperatura de referencia: 40° C

NOTA El régimen nominal de una máquina con devanados con refrigeramiento indirecto y un intercambiador de calor refrigerado con agua se puede atribuir utilizando ya sea un refrigerante primario o un refrigerante secundario como el refrigerante de referencia (véase también el numeral 10.2 para la información que se debe suministrar en la placa de clasificación). Una máquina sumergible con enfriamiento superficial, o una máquina con enfriamiento mediante chaqueta de agua se debería clasificar usando un refrigerante secundario como el refrigerante de referencia.

33

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Si se utiliza un tercer refrigerante, la elevación de temperatura se debe medir por encima de la temperatura del refrigerante primario o secundario como se especifica en la Tabla 4. NOTA La disposición y la refrigeración de una máquina pueden ser tales que sean aplicables varios puntos de la tabla; en este caso se pueden aplicar diferentes refrigerantes de referencia a diferentes devanados.

8.3

CONDICIONES DE LOS ENSAYOS TÉRMICOS

8.3.1

Alimentación eléctrica

Durante el ensayo térmico de un motor de corriente alterna, el HVF de la alimentación no debe exceder de 0,015 y la componente de secuencia negativa del sistema de tensiones debe ser menor del 0,5 % de la componente de secuencia positiva, y se elimina la influencia de la componente de secuencia cero. Por acuerdo, la componente de secuencia negativa del sistema de corrientes se puede medir en vez de la componente de secuencia negativa del sistema de tensiones. La componente de secuencia negativa del sistema de corrientes no debe exceder del 2,5 % de la componente de secuencia positiva. 8.3.2

Temperatura de la máquina antes del ensayo

Cuando la temperatura de un devanado se debe determinar a partir del aumento de la resistencia, la temperatura inicial del devanado no debe ser diferente de la del refrigerante en más de 2 K. Cuando una máquina se debe ensayar a un régimen nominal para servicio de corta duración (tipo de servicio S2), su temperatura al comienzo del ensayo no debe ser diferente de la del refrigerante en más de 5 K. 8.3.3

Temperatura del refrigerante

El ensayo de una máquina se puede efectuar a cualquier temperatura conveniente del refrigerante. Véase la Tabla 11 (para los devanados de refrigeración indirecta) o la Tabla 14 (para los devanados de refrigeración directa). 8.3.4

Medición de la temperatura del refrigerante durante los ensayos

El valor por adoptar para la temperatura del refrigerante durante un ensayo debe ser el promedio de las lecturas efectuadas en los detectores de temperatura a intervalos de tiempo iguales durante el último cuarto de la duración del ensayo. Para reducir los errores que puedan provenir de la lentitud del cambio de la temperatura de grandes máquinas siguiendo las variaciones de la temperatura del refrigerante, se deben tomar todas las precauciones razonables para minimizar estas variaciones. 8.3.4.1 Máquinas abiertas o máquinas cerradas sin intercambiadores de calor (refrigeradas mediante aire ambiente o un gas circundante) La temperatura ambiente del aire o del gas se debe medir por medio de varios detectores repartidos alrededor y a media altura de la máquina, a una distancia de 1 m a 2 m de ella, y protegidos de cualquier radiación térmica y de las corrientes de aire.

34

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

8.3.4.2 Máquinas refrigeradas mediante aire o un gas a partir de una fuente remota y a través de conductos de ventilación y máquinas con intercambiadores de calor instalados separadamente La temperatura del refrigerante primario se debe medir a la entrada de la máquina. 8.3.4.3 Máquinas cerradas con intercambiadores de calor instalados sobre la máquina o incorporados en ella La temperatura del refrigerante primario se debe medir a la entrada de la máquina. La temperatura del refrigerante secundario se debe medir a la entrada del intercambiador de calor. 8.4

AUMENTO DE TEMPERATURA DE UN ELEMENTO DE LA MÁQUINA

El aumento de temperatura de un elemento de la máquina, ∆θ, es la diferencia entre la temperatura de ese elemento, medida por el método apropiado según el numeral 8.5, y la temperatura del refrigerante, medida según el numeral 8.3.4. Para la comparación con los límites de aumentos de temperatura (véanse las Tablas 7 u 8) o de la temperatura (véase la Tabla 12), cuando sea posible, la temperatura se debe medir inmediatamente antes de apagar la máquina al final del ensayo térmico, tal como se define en el numeral 8.7 Cuando esto no es posible, por ejemplo, cuando se mide directamente la resistencia, véase el numeral 8.6.2.3. Para las máquinas ensayadas a su servicio periódico real (tipos de servicios S3 a S8), la temperatura al final del ensayo se debe tomar como la de la mitad del período que causa el mayor aumento de la temperatura en el último ciclo de funcionamiento (véase también el numeral 8.7.3) 8.5

MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA

8.5.1

Generalidades

Para determinar las temperaturas de los devanados y de otros elementos, se reconocen los tres métodos siguientes:

-

Método de variación de resistencia.

-

Detectores internos de temperatura (ETD).

-

Método del termómetro.

Estos diferentes métodos no se deben utilizar para un control mutuo. Para ensayos indirectos véase la IEC 61986. 8.5.2

Método de variación de resistencia

Este método consiste en determinar la temperatura de los devanados a partir del aumento de su resistencia. 35

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 8.5.3

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Método de detectores internos de temperatura (ETD)

Este método consiste en medir la temperatura por medio de detectores de temperatura (por ejemplo: termorresistores, termocuplas o detectores semiconductores con coeficiente negativo) que se instalan en la máquina durante su construcción, en puntos que vienen a ser inaccesibles una vez que la máquina está ensamblada. 8.5.4

Método del termómetro

La temperatura se determina con termómetros aplicados a superficies accesibles de la máquina terminada. El término “termómetro” incluye no sólo los termómetros de bulbo, sino también las termocuplas no incorporadas y los termómetros de resistencia. Cuando se usan termómetros de bulbo en lugares en que hay un campo magnético de fuerte variación o movimiento, es preferible usar termómetros de alcohol y no termómetros de mercurio. 8.6

DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL DEVANADO

8.6.1

Selección del método

En general, para medir la temperatura de los devanados de una máquina se debe aplicar el método de variación de resistencia, según el numeral 8.5.1 (véase también el numeral 8.6.2.3.3). Para los devanados estatóricos de máquinas de corriente alterna de potencia nominal igual o superior a 5 000 kW (o kVA), se debe aplicar el método de detectores internos de temperatura (ETD). Para las máquinas de corriente alterna con potencia nominal inferior a 5 000 kW (ó kVA) pero superior a 200 kW (ó kVA), el constructor debe seleccionar bien sea el método de variación de resistencia o el método por detectores internos de temperatura, salvo que se acuerde de otro modo. Para las máquinas de corriente alterna de potencia nominal inferior o igual a 200 kW (ó kVA), el constructor debe seleccionar la opción de medición directa, o la de superposición, del método de variación de resistencia (véase el numeral 8.6.2.1), excepto que se acuerde de otra manera (pero véase también lo que sigue). Para las máquinas de potencia nominal inferior o igual a 600 W (ó VA), si los devanados no son uniformes o si la realización de las conexiones necesarias acarrea complicaciones severas, el aumento de temperatura se puede determinar usando termómetros. Se deben aplicar los límites de aumento de temperatura de acuerdo con la Tabla 7, y se debe aplicar el literal 1d para el método de variación de resistencia. El método por termómetro se admite en los casos siguientes:

a)

Cuando no es viable determinar el aumento de temperatura por el método de variación de resistencia, como por ejemplo en el caso de bobinas de conmutación y devanados compensadores de baja resistencia y, de manera general, en el caso de devanados de baja resistencia, especialmente cuando la resistencia de las uniones y de las conexiones representa una proporción considerable de la resistencia total.

b)

Devanados de una sola capa, rotatorios o fijos.

c)

Durante ensayos de rutina en máquinas fabricadas en grandes cantidades. 36

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Para los devanados estatóricos de corriente alterna que tengan un sólo lado de bobina por ranura, no se admite el método por detectores internos de temperatura para verificar la conformidad con esta norma; en este caso, se debe aplicar el método de variación de resistencia. NOTA Un detector interno colocado en el fondo de la ranura es de poca utilidad para verificar la temperatura de tales devanados en servicio, porque indica principalmente la temperatura del núcleo de hierro. Un detector colocado entre la bobina y la cuña de la ranura sigue mucho más fielmente la temperatura del devanado y por tanto, es preferible para verificaciones en servicio. Aunque la temperatura de ese lugar puede ser relativamente baja, la relación entre ésta y la temperatura medida por el método de variación de resistencia, se debería determinar mediante un ensayo térmico.

Para los otros devanados de un solo lado de bobina por ranura y para los devanados del extremo, el método de los detectores internos no se debe utilizar para verificar la conformidad con esta norma. Para los devanados de inducidos con colectores y para los devanados de campo, se reconocen el método por variación de resistencia y el del termómetro. El método preferido es el método por variación de resistencia, pero para los devanados de campo fijos en las máquinas de corriente continua con más de una capa, se puede utilizar el método de detectores internos de temperatura. 8.6.2

Determinación por el método de variación de resistencia

8.6.2.1 Medición Se debe utilizar uno de los métodos siguientes.

-

Medición directa al comienzo y al final del ensayo, usando un instrumento que tenga un rango apropiado.

-

Medición en corriente continua de corriente y de tensión, en devanados de corriente continua, midiendo la corriente en el devanado y la tensión en sus terminales, utilizando instrumentos que tengan rangos apropiados.

-

Medición en corriente continua de corriente y de tensión, en devanados de corriente alterna, inyectando corriente continua en el devanado cuando esté desenergizado.

-

Método por superposición sin interrupción de la corriente alterna de carga, superponiendo a la corriente de carga una corriente continua de medida de baja intensidad, según la NTC 4276 (IEC 60279).

8.6.2.2 Cálculo El aumento de temperatura θ2 - θa, se puede obtener mediante la ecuación: θ2 + k R = 2 θ1 + k R1 en donde

θ1

es la temperatura ( C) del devanado (frío) en el momento de medir la resistencia inicial:

θ2

es la temperatura (°C) del devanado al final del ensayo térmico.

o

37

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

θa

es la temperatura ( C) del refrigerante al final del ensayo térmico.

R1

es la resistencia del devanado a la temperatura θ1 (frío);

R2

es la resistencia del devanado al final del ensayo térmico;

k

es el recíproco del coeficiente de temperatura de resistencia a 0 C del material conductor.

o

o

Para cobre

k = 235

Para aluminio

k = 225, salvo que se especifique de otro modo.

En la práctica, se puede calcular el aumento de temperatura mediante la siguiente fórmula equivalente:

θ 2 − θa =

R 2 − R1 x (k + θ1 ) + θ1 − θa R1

8.6.2.3 Corrección para medidas tomadas después de la detención de la máquina. 8.6.2.3.1 Generalidades La medición de las temperaturas al final del ensayo térmico, por el método de variación de resistencia, exige que la máquina se apague rápidamente. Se necesita un procedimiento planificado cuidadosamente y un número apropiado de personas. 8.6.2.3.2 Detención de la máquina en un tiempo corto Si la lectura inicial por variación de resistencia se obtiene en el intervalo de tiempo indicado en la Tabla 5, esta lectura se debe adoptar para la medida de la temperatura.

Tabla 5. Intervalo de tiempo Potencia nominal, (PN) kW (kVA) 50 200 5 000

PN ≤ < PN ≤ < PN ≤ < PN

50 200 5 000

Intervalo de tiempo después de apagar la máquina (s) 30 90 120 Por acuerdo

8.6.2.3.3 Detención de la máquina en un tiempo prolongado Si la lectura inicial de la resistencia no se puede efectuar en el tiempo indicado en la Tabla 5, esta lectura se debe hacer lo más pronto posible, pero en un tiempo no superior a dos veces el indicado en la Tabla 5, y se deben efectuar lecturas suplementarias a intervalos de aproximadamente 1 min, hasta el momento en que estas lecturas comiencen a mostrar una disminución sensible de sus valores máximos. Se debe trazar una curva de estas lecturas en función del tiempo, y hacer una extrapolación del intervalo de tiempo especificado en la tabla anterior, para la potencia nominal de la máquina. Se recomienda trazar una curva semilogarítmica, en donde la temperatura aparezca en la escala logarítmica. El valor de la 38

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

temperatura así obtenido se debe considerar como la temperatura al momento de apagado de la máquina. Si las mediciones consecutivas muestran un aumento de las temperaturas después del apagado, se debe tomar el valor más elevado. Si la lectura inicial por variación de resistencia no se puede efectuar sino después de dos veces el tiempo especificado en la Tabla 5, este método de corrección sólo se debe utilizar mediante acuerdo. 8.6.2.3.4 Devanados con un lado de bobina por ranura Para las máquinas con un lado de bobina por ranura, se puede aplicar el método de variación de resistencia por medición directa si la máquina se alcanza a detener dentro del intervalo especificado en la Tabla 5. Si la máquina necesita más de 90 s para detenerse después de desenergizada, se puede aplicar el método de superposición, si existe acuerdo previo. 8.6.3

Determinación por el método de detectores internos de temperatura (ETD)

8.6.3.1 Generalidades Los detectores se deben distribuir apropiadamente en el devanado de la máquina, y el número de detectores instalados no debe ser inferior a seis. Se deben hacer todos los esfuerzos razonables, compatibles con la seguridad, para colocar los detectores en los puntos donde haya mayor probabilidad de que se presenten las temperaturas más elevadas, de manera que esos puntos estén protegidos eficazmente contra el contacto con el refrigerante primario. La lectura más elevada de los elementos detectores se debe utilizar para determinar la temperatura del devanado. NOTA Los elementos detectores internos o sus conexiones pueden fallar y dar lecturas incorrectas. En consecuencia, si una o más lecturas resultan demasiado erráticas al ser analizadas, conviene eliminarlas.

8.6.3.2 Dos o más lados de bobina por ranura Los detectores se deben colocar entre los lados de bobina aislados dentro de la ranura, en los lugares presumiblemente más calientes. 8.6.3.3 Un lado de bobina por ranura Los detectores se deben colocar entre la cuña y la parte externa del aislamiento del devanado, en los lugares presumiblemente más calientes; véase el numeral 8.6.1. 8.6.3.4 Cabezas de bobinas Los detectores de temperatura se deben colocar entre dos lados de bobina adyacentes dentro de las cabezas de bobina, en los lugares presumiblemente más calientes. La parte sensible de cada detector debe estar en contacto con la superficie de un lado de bobina y debe estar protegida eficazmente contra la influencia del refrigerante; véase el numeral 8.6.1. 8.6.4

Determinación por el método del termómetro

Se deben hacer todos los esfuerzos razonables, compatibles con la seguridad, para colocar los termómetros en el punto o puntos en los lugares presumiblemente más calientes (por ejemplo, en la zona de la cabeza de bobina más cerca al núcleo), de manera que queden protegidos 39

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

eficazmente contra el contacto con el refrigerante primario y hagan buen contacto térmico con el devanado u otra parte de la máquina. La lectura más alta de cualquier termómetro se debe tomar como la temperatura del devanado u otra parte de la máquina. 8.7

DURACIÓN DE LOS ENSAYOS TÉRMICOS

8.7.1

Régimen nominal para servicio continuo

El ensayo debe durar hasta que se alcance el equilibrio térmico. 8.7.2

Régimen nominal para servicio de corta duración

La duración del ensayo debe ser la que se indique en el régimen nominal. 8.7.3

Régimen nominal para servicio periódico

Normalmente, el régimen nominal para carga equivalente (véase el numeral 5.2.6) atribuido por el fabricante, se debe aplicar hasta que se alcance el equilibrio térmico. Si hay acuerdo para efectuar un ensayo en el servicio real, se debe aplicar el ciclo de carga especificado hasta que se obtengan ciclos de temperatura prácticamente idénticos. El criterio para esto debe ser que una línea recta que una los puntos correspondientes de dos ciclos de carga sucesivos en un diagrama de temperatura, debe tener un gradiente inferior a 2 k/h. Si es necesario, se deben efectuar medidas a intervalos razonables durante un período de tiempo. 8.7.4

Régimen nominal para servicio no periódico y régimen nominal para servicio con cargas constantes discretas

El régimen nominal para carga equivalente (véase el numeral 5.2.6) asignado por el fabricante, se debe aplicar hasta que se alcance el equilibrio térmico. 8.8

DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE TIEMPO TÉRMICO EQUIVALENTE DE LAS MÁQUINAS PARA TIPO DE SERVICIO S9

La constante de tiempo térmico equivalente, con ventilación como en condiciones normales de funcionamiento, apropiada para la determinación aproximada de la evolución de la temperatura, se puede determinar a partir de la curva de refrigeración trazada de acuerdo con el numeral 8.6.2.3. El valor de la constante de tiempo es igual a 1,44 veces (es decir, 1/ln(2) veces) el tiempo entre la desconexión del motor y la refrigeración a una temperatura correspondiente a la mitad del aumento de temperatura de la máquina a plena carga. 8.9

MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA DE LOS COJINETES

Para medir la temperatura de los cojinetes, se puede usar el método del termómetro o el método de detectores internos de temperatura (ETD). El punto de medición se debe colocar tan cerca como sea posible de uno de los dos sitios especificados en la Tabla 6:

40

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tabla 6. Puntos de medición Tipo de cojinete Bolas o rodillos

Punto de medición A

Localización del punto de medición 1) En el alojamiento del cojinete y a una distancia que 2 no exceda 10 mm del anillo exterior del cojinete

B De fricción o deslizamiento (Chumacera)

1)

A

En la superficie exterior del alojamiento del cojinete, lo más cerca posible del anillo exterior del cojinete 3) En la zona de presión del armazón del cojinete a una 2) distancia de la película de aceite que no exceda 1) 10 mm

B

En otro lugar de la armazón del cojinete

Las distancia se mide a partir del punto más próximo del detector interno o del termómetro.

2)

En el caso de una máquina con rotor exterior, el punto A se encuentra en la parte fija a no más de 10 mm del anillo interior del cojinete, y el punto B se encuentra sobre la superficie exterior de la parte fija, lo más cerca posible del anillo interior del cojinete.

3)

El armazón del cojinete es la parte de apoyo del material del cojinete que se encuentra fijada en el alojamiento. La zona de presión es la porción de la circunferencia que sostiene la combinación de pesos del rotor y de las cargas radiales

Se debe minimizar la resistencia térmica entre el detector de temperatura y el objeto cuya temperatura se va a medir; por ejemplo, cada intersticio de aire debe estar lleno de una pasta conductora de calor. NOTA Entre los puntos de medición A y B, así como entre estos puntos y el punto más caliente del cojinete, hay diferencias de temperatura que dependen, entre otras cosas, de la dimensión del cojinete. Para los cojinetes tipo chumaceras, y para cojinetes de bolas o rodillos con diámetro interior inferior o igual a 150 mm, se puede suponer que la diferencia de temperatura que se produce entre los puntos de medición A y B es insignificante. En el caso de cojinetes más grandes, la diferencia de temperatura entre los puntos de medición A y B es aproximadamente 15 K.

8.10

LÍMITES DE TEMPERATURA Y DE AUMENTO DE TEMPERATURA

Se dan límites para operación en las condiciones de funcionamiento en el sitio especificadas en el numeral 6, y al régimen nominal para funcionamiento continuo (condiciones de referencia), seguidos por reglas que dan las correcciones para estos límites en caso de operación en el sitio bajo otras condiciones de funcionamiento y bajo otro régimen nominal. Otras reglas proporcionan las correcciones de los límites durante el ensayo térmico, en caso de condiciones de funcionamiento en el sitio de ensayo diferentes de las del sitio de funcionamiento. Los límites se estipulan respecto al refrigerante de referencia definido en la Tabla 4. Se da una regla para tener en cuenta la pureza del refrigerante de hidrógeno. 8.10.1 Devanados con refrigeración indirecta Los aumentos de temperatura a las condiciones de referencia no deben exceder los límites dados en la Tabla 7 (refrigeración por aire) o en la Tabla 8 (refrigeración por hidrógeno), según el caso. Para condiciones diferentes de funcionamiento en el sitio, para regímenes nominales distintos de los de servicio continuo, y para tensiones nominales superiores a 12 000 V, los límites se deben corregir según la Tabla 9 (véase también la Tabla 10 para un límite en la temperatura del refrigerante que se adopta en la Tabla 9).

41

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

En el caso de mediciones con termómetro efectuadas según el numeral 8.6.1, el límite de aumento de temperatura debe ser conforme con lo indicado en la Tabla 7. Si para los devanados con refrigeración indirecta por aire, las condiciones de funcionamiento en el sitio de ensayo difieren de las del sitio de funcionamiento, entonces en el sitio de ensayo se deben aplicar los límites corregidos dados en la Tabla 11. Si los límites corregidos dados en la Tabla 11 conducen a temperaturas admisibles en el sitio de ensayo que el fabricante considera como excesivas, el método de ensayo y los límites deben ser objeto de un acuerdo. Para los devanados con refrigeración indirecta por hidrógeno no se da ninguna corrección para el sitio de ensayo, porque es muy improbable que esos devanados se ensayen a plena carga en un sitio diferente del de funcionamiento.

42

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización) Tabla 7. Límites de calentamiento de los devanados con enfriamiento indirecto por aire

Clasificación térmica Th = termómetros, R = Resistencia ETD = detector interno de temperatura Parte de la máquina Devanados de corriente alterna de máquinas de potencia superior o igual a 5 000 kW (ó kVA)

Método de medición Punto 1 a)

th K

130 (B) R K

ETD K

th K

155 (F) R K

ETD K

-

80

85

1)

-

105

110

1)

th K

180 (H) R ETD K K

-

125

130

1)

1)

1 b)

Devanados de corriente alterna de máquinas de potencia superior a 200 kW (ó kVA), pero inferior a 5 000 kW (ó kVA)

-

80

90

-

105

115

-

125

135

1 c)

Devanados de corriente alterna de máquinas de potencia inferior o igual a 200 kW (ó kVA) 2) distintos de los de los puntos 1 d) ó 1 e .

-

80

-

-

105

-

-

125

-

1 d)

Devanados de corriente alterna de máquinas de potencia inferior a 600 W (ó VA)

-

85

-

-

110

-

-

130

-

1 e)

Devanados de corriente alterna de máquinas que son refrigeradas en forma natural, sin 2) ventilador (IC 40) y/o con devanados encapsulados .

-

85

-

-

110

-

-

130

-

2 3

Devanados de inducidos que tengan conmutadores Devanados de campo de máquinas de corriente alterna y corriente continua diferentes de las del punto cuatro. Devanados de campo de máquinas sincrónicas de rotor cilíndrico, en las cuales un devanado de excitación d.c. va incorporado en la ranura, excepto los motores sincrónicos de inducción. Devanados de campo fijos, aislados, de máquinas de corriente continua con más de una capa. Devanados de campo de baja resistencia de máquinas de corriente alterna y corriente continua, que tengan más de una capa y devanados de compensación de máquinas de corriente continua. Devanados con una sola capa de las máquinas de corriente alterna y corriente continua, 3) con superficies metálicas expuestas desnudas o barnizadas .

70 70

80 80

-

85 85

105 105

-

105 105

125 125

-

-

90

-

-

110

-

-

135

-

70

80

90

85

105

110

105

125

135

80

80

-

100

100

-

125

125

-

90

90

-

110

110

-

135

135

-

4 a)

4 b) 4 c)

4 d)

2)

1)

En el caso de devanados de corriente alterna a alta tensión, puede aplicarse un ajuste. Véase la Tabla 9, punto 4.

2)

En el curso de la aplicación del método de ensayo por superposición a devanados de máquinas de potencia inferior o igual a 200 kW (ó kVA) con clases de aislamiento térmico 130 (B) y 155 (F), los límites de calentamientos provistos para el método por variación de resistencia pueden superar los 5 K.

3)

1)

1)

Comprende igualmente los devanados con varias capas, siempre que cada una de las capas inferiores esté en contacto con el refrigerante primario circulante.

43

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tabla 8. Límites de calentamiento de devanados con enfriamiento indirecto por hidrógeno Clasificación térmica Método de medición ETD = Detector interno de temperatura Punto 1

130 (B) ResistenETD cia K K

155 (F) ResistenETD cia K K

Devanados de corriente alterna de máquinas de potencia igual o superior a 5 000 kw (o kVA) o cuya longitud del núcleo axial sea igual o superior 1 m 2)

2a

2b

Presión absoluta del hidrógeno ≤ 150 kPa (1,5 bar) > 150 kPa ≤ 200 kPa (2,0 bar) > 200 kPa ≤ 300 kPa (3,0 bar) > 300 kPa ≤ 400 kPa (4,0 bar) > 400 kPa Devanados de corriente alterna de máquinas de potencia inferior a 5 000 kW (ó kVA) y cuya longitud del núcleo axial sea inferior a 1 m. Devanados de campo con corriente continua de máquinas de corriente alterna y corriente continua distintas de las de los puntos 3 y 4

3

Devanados de campo con corriente continua de las turbo máquinas

4a

Devanados de campo de baja resistencia, con más de una capa y devanados de compensación.

4b 1)

1)

-

105 1) 100 1) 98 1) 93 1) 90

85

1)

100

110

80

-

105

-

85

-

105

-

80

-

100

-

-

85 1) 80 1) 78 1) 83 1) 70

80

1)

1)

110 90 Devanados de capa sencilla con superficies 3) expuestas desnudas o en metal barnizado En el caso de devanados de corriente alterna de alta tensión, puede ser aplicable un ajuste; véase la Tabla 9, punto 4

2)

Este es el único punto en donde el calentamiento admisible depende de la presión del hidrógeno.

3)

Comprende igualmente los devanados de campo con varias ranuras, siempre que cada una de las capas inferiores esté en contacto con el refrigerante primario circulante.

44

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tabla 9. Correcciones a los límites de aumento de temperatura en el sitio de funcionamiento de los devanados refrigerados indirectamente para tener en cuenta condiciones de funcionamiento y regímenes nominales diferentes de las condiciones de referencia Punto 1a

Condiciones de funcionamiento o régimen nominal Temperatura máxima del aire ambiente o del gas refrigerante en la entrada de la máquina (θc) y para alturas de hasta 1 000 m.

0 °C ≤ θc ≤ 40 °C

Correcciones a los límites de aumento de temperatura (∆θ) de las Tablas 7 y 8 Incrementado en la cantidad por la cual la temperatura del refrigerante es menor de 40 °C

Si la diferencia entre la clase térmica y el límite de temperatura observable, que consiste en la suma de la temperatura de entrada del refrigerante de referencia frío de 40 °C y el límite de elevación de temperatura de acuerdo con las Tablas 7 y 8 es menor o igual a 5 K. Para una altura mayor, reemplace los 40 °C por el valor de la Tabla 10.

1b

Temperatura máxima del aire ambiente o del gas refrigerante en la entrada de la máquina (θc) y para alturas de hasta 1 000 m.

0 °C ≤ θc ≤ 40 °C

Incrementado en la cantidad por la cual la temperatura del refrigerante es menor de 40 °C, pero esta cantidad se reduce por el factor  Clase térmica − (40°C + límite de temperatura )  1 −  80 K  

Si la diferencia entre la clase térmica y el límite de temperatura observable, que consiste en la suma de la temperatura de entrada del refrigerante de referencia frío de 40° C y el límite de elevación de temperatura de acuerdo con las Tablas 7 y 8 es mayor de 5 K.

En donde

Para una altura mayor, reemplace los 40° C por el valor de la Tabla 10.

Lim.tmp = límite de elevación de temperatura de acuerdo con las Tablas 7 u 8 a una temperatura del refrigerante frío de 40 °C

1c

40 °C < θc ≤ 60 °C

1d

θc < 0 °C ó θc > 60 °C

Reducido en la cantidad en la que la temperatura del refrigerante excede los 40° C Por acuerdo Continúa . . .

45

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización) Tabla 9. (Final)

Punto 2

Altitud (H)

4

Tensión nominal en el devanado del estator (UN)

2)

2)

7

2)

Temperatura máxima del agua a la entrada de los intercambiadores de calor enfriados con agua, o temperatura máxima del agua a temperatura ambiente para máquinas sumergibles con máquinas de enfriamiento superficial o enfriamiento con chaqueta de agua (θw)

3

5 2) 6

1)

Condiciones de funcionamiento o régimen nominal 5 °C ≤ θw ≤ 25 °C

θw > 25 °C

Correcciones a los límites de aumento de temperatura (∆θ) de las Tablas 7 y 8 Incrementado en 15 K y en la diferencia entre 25 °C y θw

Incrementado en 15 K y reducido en la diferencia entre θw y 25 °C

1 000 m < H ≤ 4 000 m y temperatura máxima del aire ambiente no especificada

Sin corrección. Se debe suponer que la disminución del enfriamiento resultante de la altura se compensa por una reducción de la temperatura ambiente máxima por debajo de 40 °C y que por tanto la temperatura total no 1) excederá 40 °C más los aumentos dados en las Tablas 7 y 8

H > 4 000 m 12 kV < UN ≤ 24 kV

Por acuerdo ∆θ, para los detectores internos de temperaturas (ETD) se debe reducir en 1 K por cada kV (o fracción) desde 12 kV hasta 24 kV inclusive.

Por acuerdo Incremento en 10 K ∆θ se puede sobrepasar por períodos cortos durante el funcionamiento de la máquina Régimen nominal para servicio con cargas discretas (S10) ∆θ se puede sobrepasar por períodos discretos durante el funcionamiento de la máquina Suponiendo que la reducción de la temperatura ambiente es del 1 % de los límites de aumento de temperatura por cada 100 m de altura por encima de 1 000 m, la temperatura ambiente máxima del sitio de funcionamiento puede ser como se ilustra en la Tabla 10. UN > 24 kV Régimen nominal para servicio temporal (S2), con potencia nominal inferior a 5 000 kW (kVA) Régimen nominal para servicio no periódico (S9)

Únicamente para los devanados refrigerados con aire.

46

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tabla 10. Temperaturas ambiente máximas supuestas Clase térmica Altitud m

130 (B)

155 (F)

180 (H)

Temperatura °C

1 000

40

40

40

2 000

32

30

28

3 000

24

19

15

4 000

16

9

3

8.10.2 Devanados con refrigeración directa Las temperaturas en las condiciones de referencia no deben exceder los límites dados en la Tabla 12. Para otras condiciones de funcionamiento en el sitio, los límites se deben corregir según la Tabla 13. Si las condiciones de funcionamiento en el sitio de ensayo difieren de las del sitio de funcionamiento, entonces en el sitio de ensayo se deben aplicar los límites corregidos dados en la Tabla 14. Si los límites corregidos dados en la Tabla 14 conducen a temperaturas en el sitio de ensayo que el fabricante considera que son excesivas, el método de ensayo y los límites deben ser objeto de un acuerdo. 8.10.3 Correcciones para tener en cuenta la pureza del hidrógeno en el ensayo Para los devanados con refrigeración directa o indirecta por hidrógeno, no se debe hacer ninguna corrección en los límites de aumento de la temperatura o de la temperatura total, si la proporción del hidrógeno está comprendida entre 95 % y 100 % 8.10.4 Devanados en cortocircuito permanentemente, núcleos magnéticos y todos los elementos estructurales (excepto los cojinetes), ya sea que estén o que no estén en contacto directo con un aislamiento El aumento de la temperatura o la temperatura no deben ser perjudiciales para el aislamiento de esta parte o de cualquier otra parte cercana. 8.10.5 Colectores y anillos rozantes, abiertos o cerrados, y sus escobillas y portaescobillas La temperatura o el aumento de temperatura de cualquier colector, anillos rozantes, las escobillas o los portaescobillas no deben ser perjudiciales para el aislamiento de esta parte o de cualquier otra parte cercana.

47

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

La temperatura o el aumento de la temperatura de un colector o de los anillos rozantes no debe sobrepasar el nivel que permita asegurar el paso de corriente en todo el rango de funcionamiento, para la combinación de la calidad de las escobillas y del material del colector o de los anillos rozantes.

Tabla 11. Límites ajustados de elevación de temperatura en el sitio de ensayo (∆θT) para devanados enfriados indirectamente por aire, para tener en cuenta las condiciones de operación en el sitio de ensayo

Punto 1

Límites ajustados en el sitio de ensayo (∆θT)

Condiciones de ensayo Diferencia de temperatura del refrigerante de referencia entre el sitio de ensayo (θcT) y el sitio de funcionamiento (θc)

Valor absoluto de (θc -θcT) ≤ 30 k

∆θT = ∆θ

Valor absoluto de Por acuerdo (θc -θcT) >30 k 2

Diferencia de altitud entre el sitio de ensayo (HT) y el sitio de funcionamiento (H)

1 000 m < H ≤ 4 000 m HT 4 000 m NOTA 1 ∆θ se da en la Tabla 7 y se ajusta, si es necesario, de acuerdo con la Tabla 9. NOTA 2 Si la elevación de la temperatura se ha de medir por encima de la temperatura del agua a su entrada en el sistema refrigerante, en sentido estricto se tendría que tener en cuenta el efecto de la altura sobre la diferencia de temperatura entre el aire y el agua. Sin embargo, para la mayor parte de los diseños de refrigerantes, el efecto será pequeño, y la diferencia aumentará con la altura a una tasa de aproximadamente 2 k por 1 000 m. Si se requiere un ajuste, conviene que sea por acuerdo.

48

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tabla 12. Límites de temperaturas de los devanados con enfriamiento directo y sus refrigerantes Clase térmica Método de medición

Punto 1

Termómetro

130 (B) Resistencia

ETD

Termómetro

155 (F) Resistencia

ETD

°C

°C

°C

°C

°C

°C

Parte de la máquina Refrigerante a la salida de los devanados de corriente alterna con enfriamiento directo. Es preferible utilizar estos valores, en vez de los del punto 2, para la definición de las características nominales.

1 a)

Gas (aire, hidrógeno, helio, etc.)

110

-

-

130

-

-

1 b)

Agua

90

-

-

90

-

-

-

-

120 Nota 1

-

-

145 Nota 1

-

100 105 110 115 120

-

-

115 120 125 130 135

-

2 2 a) 2 b) 3 3 a)

3 b)

Devanados de corriente alterna Enfriamiento por un gas Enfriamiento por un líquido Devanados de campo de turbomáquinas Enfriados por un gas que sale del rotor a través del siguiente número de zonas de salida (NOTA 2) 1y2 3y4 6 8 a 14 Más de 14

Enfriamiento por un líquido

La observancia de las temperaturas máximas del refrigerante especificadas en el punto 1 b) asegura que la temperatura en los puntos calientes del devanado no sea excesiva. Continúa . . .

49

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización) Tabla 12. (Final) 130 (B)

Clase térmica Método de medición

Punto 4

155 (F)

Termómetro

Resistencia

ETD

Termómetro

Resistencia

ETD

°C

°C

°C

°C

°C

°C

-

130

-

-

150

-

Parte de la máquina Devanados de excitación con corriente continua de máquinas de corriente alterna y de corriente continua, distintas de las del punto 3

4a)

Enfriamiento con gas

4b)

Enfriamiento con líquido

La observancia de las temperaturas máximas del refrigerante especificadas en el punto 1 b) asegura que la temperatura en los puntos calientes del devanado no sea excesiva.

NOTA 1 En el caso de devanados de corriente alterna a alta tensión no se efectuará ningún ajuste ; véase el punto No. 2 de la Tabla 13. NOTA 2 La ventilación del rotor se clasifica por el número de zonas de salidas radiales sobre toda la longitud total del rotor. Las zonas especiales de salida del refrigerante en las cabezas de las bobinas se cuentan a razón de una salida en cada extremo. La zona de salida común de dos corrientes dirigidas en sentido inverso se cuenta como dos zonas.

50

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tabla 13. Ajustes a los límites de temperatura en el sitio de funcionamiento para los devanados con enfriamiento directo por aire o hidrógeno, para tener en cuenta las condiciones de funcionamiento y de régimen nominal diferentes de las condiciones de referencia Punto 1

Ajustes a los límites de temperatura de la Tabla 12 Reducida en la diferencia entre 40 °C y θc Sin embargo, por acuerdo, se puede efectuar una reducción inferior, siempre que para θc < 10 °C, la reducción sea al menos igual a la diferencia entre 10 °C y θc Ningún ajuste

Condiciones de funcionamiento o régimen nominal Temperatura del refrigerante de 0 °C ≤ θc ≤ 40 °C referencia (θC)

40 °C < θc ≤ 60 °C

2

θc < 0 °C ó θc Tensión nominal de devanado UN > 11 kV estatórico (UN)

Por acuerdo

> 60 °C

Ningún ajuste El flujo de calor pasa principalmente hacia el refrigerante dentro de los conductores y no a través del aislamiento principal del devanado.

Tabla 14. Límites de temperatura ajustados en el sitio de ensayo (θT) para los devanados con enfriamiento directo por aire, para tener en cuenta las condiciones de funcionamiento en el sitio de ensayo Punto 1

Límites de temperatura ajustados en el sitio de ensayo (θT)

Condición del ensayo Diferencia entre las Valor absoluto de temperaturas de referencia del refrigerante en el sitio de (θc -θcT) ≤ 30 K ensayo (θcT) y el sitio de Valor absoluto de funcionamiento (θc)

Por acuerdo

(θc -θcT) >30 K 2

θT = θ

Diferencia de altitud entre el 1 000 m < H ≤ 4 000 m sitio de ensayo (HT) y el stio de funcionamiento (H) HT 4 000 m NOTA

θ Se da en la Tabla 12 y se ajusta, si es necesario, de acuerdo con la Tabla 13.

51

H − 1000 m  T  + θ cT 10 000 m  

= ( θ − θ ) 1 + T c 

1 000 m < H ≤ 4 000 m 1 000 m < HT ≤ 4 000 m



θ

  

+ θ

cT

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

9.

OTRAS CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO Y ENSAYOS

9.1

ENSAYOS DE RUTINA

Los ensayos de rutina siempre son ensayos en fábrica. Sólo se pueden aplicar en máquinas ensambladas en los talleres del fabricante. No es necesario que la máquina esté completamente ensamblada. Puede carecer de componentes que no son significativos para el ensayo. Para los ensayos de rutina no se requiere que la máquina esté acoplada, excepto para el ensayo de circuito abierto en máquinas sincrónicas. El programa de ensayo mínimo se enumera en la Tabla 15 y es aplicable para máquinas con salida nominal ≤20 MW (MVA). Los ensayos de rutina adicionales se pueden llevar a cabo especialmente en máquinas con regímenes nominales por encima de 200 kW (kVA). El término máquinas sincrónicas incluye las maquinas de imanes permanentes. Para máquinas de c.c, dependiendo del tamaño y del diseño, un ensayo de conmutación bajo carga se puede llevar a cabo como un ensayo de rutina. Tabla 15. Programa mínimo de ensayos de rutina

Número

1

1) 2) 3) 4)

Ensayo

Máquinas de inducción (incluidos los motores de inducción 1) sincrónicos) Si

Máquinas sincrónicas Motores

Generadores

Resistencia de los devanados (en Si frio) 2 Corriente y pérdidas sin carga Si 4 3a Pérdidas sin carga a factor de Si potencia unitaria 4 3b Corriente de excitación sin carga a Si tensión nominal mediante ensayo de 2) circuito abierto 4 Corriente de excitación a velocidad nominal y tensión nominal de armadura 5 Tensión secundaria inducida en Si circuito abierto, en reposo (rotor 3) devanado) 6a Sentido de rotación Si Si 6b Secuencia de fase Si 7 Ensayo de tensión no disruptiva de Si Si acuerdo con el numeral 9.2 IEV 411-33-04 Se excluyen las máquinas de imanes permanentes. Por consideraciones de seguridad, este ensayo se puede llevar a cabo a tensión reducida. Los ensayos 3a y 3b son excluyentes. Sólo se requiere uno de ellos.

52

Máquinas de c.c con excitaciòn independiente o en derivaciòn Si -

Si

-

Si Si

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 9.2

NTC 2805 (Cuarta actualización)

ENSAYOS DE TENSIÓN NO DISRUPTIVA

Una tensión de ensayo, como se especifica a continuación, se debe aplicar entre los devanados sometidos a ensayo y la carcasa de la máquina, con el núcleo y los devanados no sometidos a ensayo, conectados a dicha carcasa. El ensayo debe efectuarse solamente en una máquina nueva y completa, que tenga todas sus partes en su lugar y en las condiciones equivalentes a las condiciones normales de funcionamiento; el ensayo se deberá efectuar en el taller del fabricante o después de la instalación en el sitio. Si se efectúa el ensayo térmico, el ensayo de tensión no disruptiva se debe efectuar inmediatamente después de ese ensayo. En el caso de las máquinas polifásicas de tensión nominal superior a 1 kV, cuyos dos extremos de cada fase sean individualmente accesibles, la tensión de ensayo se debe aplicar entre cada fase y la carcasa, estando conectados a ésta el núcleo y las otras fases y los otros devanados no sometidos a ensayo. Excepto lo indicado a continuación, la tensión de ensayo debe ser a frecuencia industrial y tener una forma lo más parecida posible a la sinusoide. El valor final de la tensión debe ser conforme con lo indicado en la Tabla 16. Sin embargo, para máquinas con una tensión nominal de 6 kV o más, cuando no se dispone de un equipo a la frecuencia industrial, por acuerdo se puede llevar a cabo un ensayo de c.c. a una tensión de 1,7 veces el valor eficaz indicado en la Tabla 16. NOTA Hay que reconocer que durante un ensayo con c.c. la distribución de potencial en la superficie a lo largo del aislamiento en las cabezas del devanado y los mecanismos de envejecimiento son diferentes a los que se encuentran en un ensayo con c.a.

El ensayo se debe comenzar con una tensión que no sobrepase la mitad de la tensión de ensayo plena. En seguida se debe aumentar la tensión hasta la tensión plena de ensayo, de una manera estable o por escalones que no sobrepasen el 5 % del valor pleno; el tiempo permitido para el aumento de la tensión desde la mitad hasta el valor pleno no será inferior a 10 s. La tensión plena de ensayo se debe mantener entonces durante 1 min, de acuerdo con el valor especificado en la Tabla 16. No deben presentarse fallas durante este período (véase la NTC 4591 (IEC 60060-1)). Durante los ensayos de rutina de máquinas construidas en serie, de potencia inferior o igual a 200 kW (o kVA) y clasificadas para UN ≤ 1 kV, el ensayo de 1 min se puede reemplazar por un ensayo de 1 s al 120% de la tensión de ensayo especificada en la Tabla 16. El ensayo de tensión no disruptiva a tensión plena sobre los devanados no se debe repetir durante la recepción. Sin embargo, si por solicitud del comprador se efectúa un segundo ensayo, después de un secado adicional si se juzga necesario, la tensión de ensayo debe ser igual al 80 % de la tensión especificada en la Tabla 16. Para determinar la tensión de ensayo de la Tabla 16 para motores de c.c. alimentados por convertidores estáticos de potencia, se debe utilizar la tensión continua del motor, o el valor eficaz de la tensión alterna-nominal entre fases en los terminales de entrada del convertidor estático de potencia, el que sea más elevado. Los devanados completamente rebobinados se deben ensayar a la tensión de ensayo plena previstas para las máquinas nuevas. Si un usuario y un contratista de reparaciones han acordado efectuar ensayos de tensión no disruptiva en caso de rebobinado parcial de los devanados o en caso de una máquina sometida a mantenimiento , se recomienda proceder como sigue: a)

Los devanados rebobinados parcialmente se ensayan al 75 % de la tensión de ensayo prevista para una máquina nueva. Antes del ensayo, la parte antigua del devanado se debe limpiar y secar cuidadosamente. 53

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA b)

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Después de limpiar y secar las máquinas a las que se les ha hecho mantenimiento, se someten a ensayo a una tensión igual a 1,5 veces la tensión nominal, con un mínimo de 1 000 V si la tensión nominal es igual o superior a 100 V y un mínimo de 500 V si la tensión nominal es inferior a 100 V. Tabla 16. Ensayos de tensión no disruptiva

Punto 1

Máquina o elemento de la máquina Devanados aislados de máquinas rotatorias de potencia inferior a 1 kW o 1 kVA y de tensión nominal inferior a 100 V, con excepción de los de los puntos 4 a 8.

Tensión de ensayo (valor eficaz) 500 V + dos veces la tensión nominal

2

Devanados aislados de máquinas rotatorias de potencia nominal inferior a 10 000 kW (ó kVA) con la excepción de los de los puntos 1 y 4 a 8 (véase la Nota 2).

1 000 V + dos veces la tensión nominal con un mínimo de 1 500 V (véase la Nota 1)

3

Devanados aislados de máquinas rotatorias de potencia nominal igual o superior a 10 000 kW (kVA) con la excepción de los de los puntos 4 a 8 (véase la Nota 2). Tensión nominal (véase la Nota 1):

4

5.

5 a)

- Inferior o igual a 24 000 V

1 000 V + dos veces la tensión nominal

- por encima de 24 000 V

Sometido a acuerdo

Devanados de independientemente corriente continua.

1 000 V + dos veces la tensión nominal máxima del circuito, con un mínimo de 1 500 V.

de

campo excitados las máquinas de

Devanados de campo de generadores sincrónicos, de motores sincrónicos y de condensadores sincrónicos. Tensión nominal de campo: - Inferior o igual a 500 V

Diez veces la tensión nominal de campo con un mínimo de 1 500 V

- Superior a 500 V 4 000 V + dos veces la tensión nominal de campo 5 b)

Si la máquina está destinada a que arranque con el devanado de campo en cortocircuito o conectado a través de una resistencia de valor inferior a diez veces la resistencia del devanado.

Diez veces la tensión nominal de campo con un mínimo de 1 500 V y un máximo de 3 500 V.

5 c)

Si la máquina está destinada a que arranque bien sea con el devanado de campo conectado a través de una resistencia de valor igual o superior a diez veces la resistencia del devanado, o con los devanados de campo en circuito abierto con o sin divisor de campo.

1 000 V + dos veces el valor máximo de la tensión eficaz que se puede producir en las condiciones de arranque especificadas, entre los bornes del devanado de campo o, en el caso de un devanado de campo seccionado, con un mínimo de 1 500 V (véase la Nota 3).

Continúa . . .

54

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización) Tabla 16. (Final)

Punto 6

6 a)

Máquina o elemento de la máquina Devanados secundarios (habitualmente rotores) de motores de inducción o de inducción sincrónicos si no están en cortocircuito permanente (destinados, por ejemplo, a arrancar mediante reóstatos) Para motores no reversibles o para motores reversibles a partir del punto de reposo solamente.

Tensión de ensayo (valor eficaz)

1 000 V + dos veces la tensión en circuito abierto en reposo, medida entre los anillos rozantes o los bornes secundarios, con la tensión nominal aplicada a los devanados primarios.

6 b)

Para los motores que se pueden invertir o frenar al invertir el suministro primario mientras el motor está en funcionamiento.

1 000 V + cuatro veces la tensión secundaria en circuito abierto en reposo, como se define en el punto 6 a).

7

Excitadores (salvo las excepciones siguientes) Excepción 1. Excitadores de los motores sincrónicos (incluidos los motores de inducción sincrónicos) cuando están conectados a tierra o desconectados de los devanados de campo durante el arranque.

Como los devanados a los cuales están conectados. 1 000 V + dos veces la tensión nominal del excitador con un mínimo de 1 500 V.

Excepción 2. Devanados de campo con excitación independiente (véase el punto 4) 8

Máquinas y aparatos interconectados eléctricamente.

9

Los dispositivos que están en contacto físico con los devanados, por ejemplo, los detectores de temperatura, se deben ensayar en relación con la carcasa de la máquina.

Se recomienda evitar, si es posible, la repetición de los ensayos de los puntos 1 a 7, pero si el ensayo se hace en un grupo de máquinas y aparatos, cada uno de los cuales ya ha aprobado un ensayo de tensión no disruptiva, la tensión de ensayo por aplicar a este grupo conectado eléctricamente debe ser el 80% de la tensión de ensayo más baja apropiada para cualquier pieza individual de este grupo (Nota 4). 1500 V

Durante el ensayo de tensión no disruptiva, todos los dispositivos que están en contacto físico con el devanado, deben estar conectados a la carcasa de la máquina. NOTA 1 En el caso de devanados bifásicos con un borne común, la tensión indicada en la tabla debe ser el valor eficaz más alto que aparezca entre dos bornes cualquiera durante el funcionamiento. NOTA 2 El ensayo de tensión no disruptiva de las máquinas con aislamiento gradual debería ser objeto de un acuerdo. NOTA 3 La medida de tensión en los bornes de los devanados de excitación o de sus secciones, en las condiciones de arranque especificadas, se puede hacer a un valor reducido; la tensión así medida se aumentará en la relación entre la tensión de arranque especificada y la tensión de alimentación de ensayo. NOTA 4 Para los devanados de una o varias máquinas que estén interconectadas eléctricamente, la tensión por considerar es la tensión máxima que se establece en relación con tierra.

55

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 9.3

NTC 2805 (Cuarta actualización)

SOBRECORRIENTE OCASIONAL

9.3.1 Generalidades La capacidad de sobrecorriente de las máquinas rotatorias se da con el propósito de coordinar estas máquinas con dispositivos de control y de protección. Los ensayos para demostrar estas capacidades no son un requisito de esta norma. El efecto de calentamiento en los devanados de la máquina varía aproximadamente con el producto del tiempo por el cuadrado de la corriente. Una corriente superior a la corriente nominal provoca una elevación de temperatura. Salvo acuerdo contrario, se puede suponer que la máquina no será puesta en funcionamiento a estas sobrecorrientes especificadas sino durante algunos cortos períodos en el curso de la vida útil de la máquina. Si una máquina de corriente alterna se debe utilizar a la vez como generador y como motor, se recomienda que la sobrecorriente sea objeto de un acuerdo. NOTA Para la capacidad de las máquinas sincrónicas concerniente a la componente ocasional de secuencia negativa de corriente bajo condiciones de falla, véase el numeral 7.2.3.

9.3.2 Generadores Los generadores de corriente alterna cuya potencia nominal sea inferior o igual a 1 200 MVA deben estar en capacidad de soportar una corriente igual a 1,5 veces la corriente nominal durante al menos 30 s. Los generadores de corriente alterna cuya potencia nominal sea superior a 1 200 MVA deben estar en capacidad de soportar una corriente igual a 1,5 veces la corriente nominal, durante un período que debe ser objeto de un acuerdo, pero no inferior a 15 s. 9.3.3 Motores (Excepto los motores de colector y los motores de imanes permanentes) Los motores polifásicos cuya potencia nominal sea inferior o igual a 315 kW y cuyas tensiones nominales sean inferiores o iguales a 1 kV, deben estar en capacidad de soportar:

-

Una corriente igual a 1,5 veces la corriente nominal durante al menos 2 min.

NOTA Para los motores polifásicos de potencia nominal superior a 315 kW y para todos los motores monofásicos, no se especifica ninguna sobrecorriente ocasional.

9.3.4 Máquinas con colector Una máquina con colector debe tener capacidad de soportar, durante 60 s, 1,5 veces la corriente nominal bajo la combinación apropiada de las condiciones siguientes:

a)

Velocidad 1)

Motor de corriente continua

Velocidad más elevada con excitación plena

2)

Generador de corriente continua

Velocidad nominal

3)

Motor de corriente alterna con colector

Velocidad más elevada con excitación plena

56

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA b)

Tensión del inducido

NTC 2805 (Cuarta actualización) Aquella que especificada

corresponde

NOTA

Es conveniente prestar atención a los límites de la capacidad de conmutación

9.4

EXCESO MOMENTÁNEO DEL TORQUE DE MOTORES

a

la

velocidad

9.4.1 Motores polifásicos de inducción y motores de corriente continua Independientemente del servicio al cual se destinen y de su construcción, los motores deben tener capacidad de soportar al menos el 60% de su torque nominal durante 15 s, sin bloquearse ni presentar cambios bruscos de velocidad (bajo un aumento gradual del torque). La tensión y la frecuencia (para los motores de inducción) se deben mantener a sus valores nominales. NOTA

Para algunos motores fabricados de acuerdo con la NTC-IEC 34-12, son necesarios torques más elevados.

Para los motores de corriente continua, el torque se debe expresar en términos de sobrecorriente. Los motores para tipo de servicio S9 deben estar en capacidad de soportar momentáneamente un exceso de torque determinado de acuerdo con el servicio especificado. NOTA Para una determinación aproximada de las variaciones de temperatura debidas a las pérdidas en función de la corriente, se puede usar la constante de tiempo térmica equivalente, determinada según el numeral 8.8.

Los motores destinados a aplicaciones específicas que requieren un torque elevado (por ejemplo: para puentegrúas) deben ser objeto de un acuerdo. Para los motores de inducción de jaula de ardilla especialmente previstos para asegurar en el arranque una corriente inferior a 4,5 veces la corriente nominal, el exceso de torque puede ser inferior al 60 % del valor indicado en el numeral 1, pero debe ser al menos igual al 50 %. En el caso de los motores de inducción de tipo especial que tengan propiedades particulares de arranque, por ejemplo, los motores destinados para uso a frecuencia variable o los motores de inducción alimentados por convertidores estáticos, el valor del exceso de torque debe ser objeto de un acuerdo. 9.4.2 Motores sincrónicos polifásicos Salvo que se acuerde de otra manera, e independientemente de su servicio, un motor sincrónico polifásico debe estar en capacidad de soportar durante 15 s, sin pérdida de sincronismo, el exceso de torque especificado a continuación, manteniendo la excitación al valor que corresponda a la carga nominal. En el caso de una excitación de ajuste automático, los límites de torque deben tener los mismos valores, con el dispositivo de excitación funcionando en condiciones normales.

-

Motores de inducción sincrónicos (de rotor devanado):

Exceso de torque: 35 %

-

Motores sincrónicos (de rotor cilíndrico):

Exceso de torque: 35 %

-

Motores sincrónicos (de polos salientes):

Exceso de torque: 50 %

57

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

9.4.3 Otros motores El exceso momentáneo de torque de los motores monofásicos, con colector y otros, debe ser objeto de un acuerdo. 9.5

TORQUE MÍNIMO DURANTE EL ARRANQUE

Salvo que se especifique de otra manera (por ejemplo, para máquinas de acuerdo con la NTC-IEC 34-12), el torque mínimo durante el arranque bajo tensión plena de los motores de inducción tipo jaula de ardilla, no debe ser inferior a 0,3 veces el torque nominal. 9.6

VELOCIDAD SEGURA DE OPERACIÓN DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN TIPO JAULA DE ARDILLA

Todos los motores de inducción trifásicos tipo jaula de ardilla, de una sola velocidad con designación de carcasa hasta 315 inclusive y para tensiones de hasta 1 000 V inclusive, deben estar en capacidad de funcionar de manera continua y segura a velocidades hasta la indicada en la Tabla 17, a menos que en la placa de valores nominales se especifique algo diferente. -1

Tabla 17 - Máxima velocidad segura de operación (min ) de los motores de inducción trifásicos tipo jaula de ardilla de una sola velocidad para tensiones hasta 1 000 V inclusive Número de carcasa ≤ 100 112 132 160 180 200 225 250 280 315 NOTA

2 polos 5200 5200 4500 4500 4500 4500 3600 3600 3600 3600

4 polos 3600 3600 2700 2700 2700 2300 2300 2300 2300 2300

6 polos 2400 2400 2400 2400 2400 1800 1800 1800 1800 1800

Los valores anteriores pueden haber sido reducidos para cumplir los requisitos de la IEC 60079.

NOTA Cuando se opera a velocidades superiores a las nominales, por ejemplo, cuando se emplean controles de velocidad ajustables, los niveles de ruido y vibración aumentarán. El usuario puede exigir un balanceo preciso del rotor del motor para funcionamiento aceptable a una velocidad superior a la nominal. La vida útil de los rodamientos se puede reducir. Se recomienda estar atento a los intervalos de aplicación del lubricante y su vida útil.

9.7

SOBREVELOCIDAD

Las máquinas se deben diseñar de manera que soporten las velocidades especificadas en la Tabla 18. Generalmente no se considera necesario un ensayo de sobrevelocidad, pero se puede efectuar si se ha especificado y ha sido objeto de un acuerdo (para los turboalternadores, véase igualmente la NTC 3998 (IEC 60034-3). Un ensayo de sobrevelocidad se debe considerar satisfactorio si, a continuación de este ensayo, no se observa deformación anormal permanente ni otros signos de debilidad que le puedan impedir a la máquina funcionar normalmente, y si los devanados del rotor satisfacen los ensayos dieléctricos especificados. La duración de cualquier ensayo de sobrevelocidad debe ser de 2 min. Debido al acomodamiento de los laminados del rotor, de los polos laminados sostenidos mediante cuñas o pernos,etc., es natural un ligero aumento permanente del diámetro; esto no se debe considerar como una deformación anormal que indica que la máquina no es adecuada para un funcionamiento normal. 58

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Durante los ensayos de puesta en servicio de un generador sincrónico impulsado por una turbina hidráulica, la máquina debe rotar a la velocidad que pueda alcanzar, con la protección contra la sobrevelocidad en funcionamiento, de manera que permita verificar que el balance es satisfactorio hasta esta velocidad.

Tabla 18. Sobrevelocidades Artículo 1

Máquina tipo

Requisito de sobrevelocidad

De corriente alterna - Todas las máquinas distintas de las que se especifican a continuación:

1,2 veces la velocidad nominal máxima.

Generadores accionados por una turbina hidráulica, máquinas auxiliares de todos los tipos acoplados directamente (en forma eléctrica o mecánica) a la máquina principal Máquinas que en ciertas circunstancias pueden ser accionadas por la carga

Salvo que se especifique de otra manera, la velocidad de aceleración del grupo, no menor de 1,2 veces la velocidad nominal máxima.

1 c)

Motores serie y motores universales

1,1 veces la velocidad en vacío a la tensión nominal. Para los motores unidos integralmente a cargas que no se pueden desacoplar accidentalmente, la expresión "velocidad en vacío" se debe interpretar como "velocidad correspondiente a la carga más débil posible".

1d)

Motores de inducción, trifásicos tipo jaula de ardilla, de una sola velocidad conforme indica el numeral 9.6

1,2 veces la máxima velocidad segura de operación.

1 a)

1 b)

2

Velocidad de aceleración especificada del grupo, pero no menos de 1,2 veces la velocidad máxima nominal

Máquinas de corriente continua

2 a)

Motores en derivación o motores de excitación independiente

1,2 veces la velocidad nominal máxima ó 1,15 veces la velocidad en vacío correspondiente, de estos valores el mayor.

2 b)

Motores de excitación compuesta que tengan un intervalo de velocidad inferior o igual al 35 %

1,2 veces la velocidad nominal máxima ó 1,15 veces la velocidad en vacío correspondiente, de estos valores el mayor, pero sin que sobrepase 1,5 veces la velocidad nominal máxima.

2 c)

Motores de excitación compuesta que tengan un intervalo de velocidad superior al 35 % y motores en serie.

El fabricante debe asignar una velocidad máxima de seguridad en servicio, la cual se marcará en la placa de rotulado. La sobrevelocidad de esos motores será igual a 1,1 veces esta velocidad máxima de seguridad en servicio. Este rotulado no se requiere en motores con una capacidad de sobrevelocidad de 1,1 veces la velocidad en vacío a la tensión nominal.

2 d)

Motores excitados por imánes permanentes

Sobrevelocidad como se especifica en el punto 2a), excepto si el motor tiene un devanado en serie; en este caso, debe poder soportar las sobrevelocidades especificadas en los puntos 2b) ó 2c), según el caso.

2e)

Generadores

1,2 veces la velocidad nominal

59

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 9.8

NTC 2805 (Cuarta actualización)

CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO DE LAS MÁQUINAS SINCRÓNICAS

Salvo que se especifique de otra manera, el valor pico de la corriente de cortocircuito de las máquinas sincrónicas, incluidas las turbo-máquinas no comprendidas en la NTC 3998 (IEC 60034-3), en el caso de cortocircuito en todas las fases en funcionamiento a la tensión nominal, no debe sobrepasar 15 veces el valor pico, ó 21 veces el valor eficaz de la corriente nominal. La verificación se puede efectuar mediante cálculo o mediante un ensayo a una tensión mayor o igual al 50 % de la tensión nominal. 9.9

ENSAYO DE SOPORTABILIDAD AL CORTOCIRCUITO DE LAS MÁQUINAS SINCRÓNICAS

El ensayo de cortocircuito trifásico de las máquinas sincrónicas sólo se efectúa por solicitud del comprador. En este caso, el ensayo se debe efectuar en la máquina funcionando en vacío con una excitación correspondiente a la tensión nominal, salvo que se acuerde de otra manera. El ensayo no se debe efectuar con una excitación superior a la que corresponde a 1,05 veces la tensión nominal en vacío. El ensayo de excitación, así determinado, se puede reducir por acuerdo entre el fabricante y el comprador, para tener en cuenta la impedancia del transformador que se puede instalar entre las máquinas y la red. En este último caso, también se podrá aceptar que el ensayo se efectúe en el sitio de funcionamiento con el dispositivo de sobreexcitación en servicio. El cortocircuito se debe mantener durante 3 s. El ensayo se considera satisfactorio si no se produce ninguna deformación perjudicial y si los requisitos del ensayo dieléctrico por tensión aplicada (véase la Tabla 16) se cumplen después del ensayo de cortocircuito. Para las turbomáquinas trifásicas, véase la NTC 3998 (IEC 60034-3). 9.10

ENSAYO DE CONMUTACIÓN PARA MÁQUINAS CON COLECTOR

Una máquina con colector de corriente continua o corriente alterna debe estar en capacidad de funcionar desde operaciòn en vacío hasta operaciòn en sobrecorriente o exceso de torque especificado en los numerales 9.3 y 9.4 respectivamente, sin daño permanente en la superficie del colector o de las escobillas, y sin chispas peligrosas; las escobillas quedan acuñadas en la misma posición. Si es posible, el ensayo de conmutación se debe llevar a cabo en condiciones de temperatura tibia. 9.11

DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL (THD) PARA MÁQUINAS SINCRÓNICAS

9.11.1 Generalidades Los requisitos de este numeral se aplican únicamente a las máquinas sincrónicas de potencia igual o superior a 300 kW (ó kVA) destinadas para conexión a redes que funcionen a frecuencias nominales de 16 2/3 Hz a 100 Hz inclusive, para reducir al mínimo las interferencias causadas por las máquinas. 9.11.2 Límites Cuando se ensaye en circuito abierto a la velocidad y a la tensión nominales, la distorsión armónica total (THD) de la tensión entre fases, medida de acuerdo con los métodos del numeral 9.11.3, no debe sobrepasar el 5%. NOTA Los valores límites de los armónicos individuales no se especifican, porque se considera que las máquinas que satisfacen las condiciones anteriores funcionarán de manera satisfactoria.

60

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

9.11.3 Ensayos Los ensayos tipo se deben realizar en máquinas de c.a. para verificar la conformidad con lo indicado en el numeral 9.11.2. El rango de frecuencias medidas debe cubrir todos los armónicos desde la frecuencia nominal hasta la armónica de orden 100. El THD se puede medir directamente con la ayuda de un aparato de medición asociado a una red especialmente establecida para este efecto, o se mide cada armónico individual, y a partir de los valores medidos se calcula el THD mediante la fórmula siguiente:

k

THD =

∑u

2 n

n =2

en donde un

es la relación de la tensión entre fases Un de la máquina, y la tensión fundamental entre fases U1 de la máquina.

n

es el orden del armónico.

k

100

10.

PLACAS DE CARACTERÍSTICAS NOMINALES

10.1

GENERALIDADES

Toda máquina eléctrica debe estar provista de una o de varias placas de características nominales. Las placas se deben elaborar en un material durable y se deben instalar de manera segura. Preferiblemente, las placas se deben fijar sobre la carcasa de la máquina, colocadas de tal modo que sean fácilmente legibles en la posición de utilización determinada por el tipo de construcción y tipo de montaje de la máquina. Si la máquina eléctrica hace parte del equipo o está incorporada en éste de modo que su placa no es fácilmente legible, el constructor debe suministrar, a solicitud, una segunda placa para fijarla sobre el equipo. 10.2

ROTULADO

Las máquinas de potencia nominal de hasta 750 W (ó VA) inclusive y cuyas dimensiones no están dentro del objeto de la norma IEC 60072, deben estar marcadas con la información dada en los ítemes 1, 2, 11, 12 y 26 siguientes, como mínimo. Para máquinas empotradas y para uso especial, de potencia nominal de hasta 3 kW (o kVA) inclusive, se deben rotular como mínimo las indicaciones 1, 2, 11 y 12, y el ítem 26 se puede suministrar en otra forma. En todos los otros casos, la(s) placa(s) debe(n) ir rotulada(s) en forma duradera con los ítemes de la lista siguiente, siempre que ellas sean aplicables. No es necesario que todos los ítemes figuren en la misma placa. Las letras símbolo de las unidades y las cantidades deben estar de acuerdo con las normas IEC 60027-1 e IEC 60027-4. Si el fabricante suministra más información, no necesariamente debe ir rotulada en la(s) placa(s) de características nominales.

61

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Los ítemes están numerados para facilitar la referencia, pero el orden en el cual aparecen en la placa no está normalizado. Las indicaciones se pueden combinar de manera adecuada. 1)

Nombre del fabricante o marca.

2)

Número de serie del fabricante, o marca de identificación. NOTA Se puede utilizar una marca de identificación única para identificar cada elemento de un grupo de máquinas elaboradas según el mismo diseño eléctrico y mecánico y que se produzcan en un lote único utilizando la misma tecnología.

3)

Información que permita identificar el año de fabricación. Éste se debe marcar sobre la placa de características o se debe dar en una hoja de datos separada que se suministrará con la máquina. NOTA Si esta información se puede obtener del fabricante a partir de los datos especificados en el numeral 2, ella se puede omitir a la vez de la placa de características y de la hojas de datos separada.

4)

Código de la máquina dado por el fabricante.

5)

Para las máquinas de corriente alterna, el número de fases.

6)

Referencia numérica de la(s) norma(s) de características nominales y de características de funcionamiento que sean aplicables (IEC 60034-X y/o norma(s) nacional(es) equivalente(s). Si se indica la IEC 60034, esto implica la conformidad con todas las normas correspondientes de la serie 60034 de la IEC.

7)

Grado de protección suministrado por el diseño integral de los encerramientos de la máquina eléctrica rotatoria (código IP), de acuerdo con la NTC-IEC 34-5.

8)

Clasificación térmica y límite de temperatura o de aumento de la temperatura (cuando sea más bajo que el de la clasificación térmica) y, si es necesario, el método de medición, seguido, en el caso de una máquina con intercambiador de calor con hidrorrefrigerante, por una "P" o una "S", dependiendo de si el aumento de temperatura se mide sobre el refrigerante primario o secundario respectivamente (véase el numeral 8.2). Esta información se debe dar tanto para el estator como para el rotor (separados por un /) cuando su clasificación térmica difiera.

9)

Clase(s) de régimen(es) nominal(es) de la máquina, si ésta está diseñada para un régimen nominal distinto del de servicio continuo S1. Véase el numeral 5.2.

10)

Potencia(s) nominal(es) o rango de potencias nominales.

11)

Tensión(es) nominal(es) o rango de tensiones nominales.

12)

Para las máquinas de corriente alterna, la frecuencia nominal o rango de frecuencias nominales. Para los motores universales, la frecuencia nominal debe estar seguida del símbolo adecuado: por ejemplo ~ 50 Hz/ ó c.a 50 Hz/cc

62

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

13)

Corriente(s) nominal(es) o rango de corriente nominal.

14)

Velocidad(es) nominal(es) o rango de velocidad nominal.

15)

La sobrevelocidad admisible, si es diferente de la especificada en el numeral 9.7, o la máxima velocidad segura de funcionamiento, si es menor que la especificada en el numeral 9.6.

16)

Para las máquinas de corriente continua con excitación independiente o con excitación en derivación y para las máquinas sincrónicas, la tensión de campo nominal y la corriente de campo nominal.

17)

Para las máquinas de corriente alterna, el (los) factor(es) de potencia nominal(es).

18)

Para las máquinas de inducción con rotor bobinado, la tensión nominal de circuito abierto entre anillos rozantes y la corriente nominal de los anillos rozantes.

19)

Para los motores de corriente continua cuya armadura esté prevista para alimentación mediante convertidores estáticos de potencia, especificar el código de identificación del convertidor estático de potencia de acuerdo con la norma IEC 60971. Alternativamente, para motores que no sobrepasen los 5 kW, especificar el factor de forma nominal y la tensión alterna nominal en los bornes de entrada del convertidor estático de potencia, si ésta es superior a la tensión directa nominal del circuito de armadura del motor.

20)

Temperatura ambiente máxima admisible, si es diferente de 40 °C. Temperatura máxima admisible del agua de refrigeración, si es diferente de 25 °C.

21)

Temperatura ambiente mínima admisible, si es diferente de la especificada en el numeral 6.4.

22)

Altitud para la cual está diseñada la máquina (si es superior a 1 000 m por encima del nivel del mar).

23)

Para las máquinas enfriadas con hidrógeno, presión del hidrógeno a potencia nominal.

24)

Cuando se especifique, masa total de la máquina, si es superior a 30 kg.

25)

Para las máquinas previstas para que funcionen en un sólo sentido de rotación, indicado por una flecha. Aunque no es necesario colocar esta flecha en la placa de características, sí debe ser fácilmente visible.

26)

Las instrucciones de conexión de acuerdo con la NTC 1515 (IEC 60034-8), por medio de un diagrama o texto ubicado cerca de los terminales.

Dos valores nominales diferentes se deben indicar por medio de X/Y y el rango de valores nominales se debe indicar por X-Y (véase la norma IEC 61293). Excepto para el mantenimiento normal, cuando una máquina es reparada o reacondicionada, se debe suministrar una placa adicional para indicar el nombre de la compañía que realizó el trabajo, el año de la reparación y las modificaciones efectuadas. 63

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

11

REQUISITOS DIVERSOS

11.1

PUESTA A TIERRA DE LAS MÁQUINAS

Las máquinas deben estar provistas de un terminal a tierra u otro dispositivo que permita conectar un conductor de protección o un conductor de tierra. o una leyenda. Sin embargo, las Este dispositivo se debe identificar mediante el símbolo máquinas no se deben poner a tierra ni equipar con un terminal a tierra cuando:

NOTA

1)

Están provistas de un aislamiento adicional, o

2)

Están previstas para ensamble en aparatos con aislamiento adicional.

3)

Tienen tensiones nominales inferiores a 50 V en corriente alterna, ó 120 V en corriente continua, y están previstas para uso en circuitos SELV.

El término SELV se define en la IEC 60884-2-4.

En el caso de las máquinas de tensión nominal superior a 50 V en corriente alterna ó 120 V en corriente continua, pero que no sobrepasen los 1 000 V en corriente alterna o los 1 500 V en corriente continua, el terminal del conductor de tierra se debe situar cerca de los terminales de conexión de los conductores de fase, en el interior de la caja de conexiones, si ésta existe. Las máquinas de potencia nominal superior a 100 kW (o kVA) también deben incluir un terminal para conexión a tierra montado sobre la carcasa. Las máquinas de tensión nominal superior a 1 000 V en corriente alterna ó 1 500 V en corriente continua deben tener un terminal de tierra sobre la carcasa, por ejemplo, una banda de hierro y, además, llegado el caso, un punto de conexión en el interior de la caja de conexiones para conectar una pantalla del cable conductor, si la hay. El terminal de tierra se debe diseñar en tal forma que asegure una buena conexión con el conductor de tierra, sin que se deteriore el conductor o el terminal. Las partes conductoras accesibles que no hagan parte del circuito en operación deben tener un buen contacto eléctrico unas con otras y con el terminal de tierra. Si todos los cojinetes y el devanado del rotor de una máquina están aislados, el eje debe estar conectado eléctricamente al terminal de tierra, salvo que el fabricante y el comprador acuerden establecer otros medios de protección. Si la caja de conexiones está provista de un terminal de tierra, se supone que el conductor de tierra es del mismo metal que los conductores energizados. Si un terminal de tierra está colocado sobre la carcasa, el conductor de tierra puede, por acuerdo, ser de un metal distinto (por ejemplo, en acero). En este caso, al diseñar el terminal se debe tener en cuenta apropiadamente la conductividad del conductor. El terminal de tierra se debe diseñar en tal forma que admita un conductor de tierra cuya sección transversal esté de acuerdo con la Tabla 19. Si se utiliza un cable más grueso, se recomienda que su sección transversal se aproxime lo más posible a uno de los valores de dicha tabla. Para otras secciones transversales de conductores energizados, el conductor de tierra o de protección debe tener una sección transversal al menos equivalente a:

64

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

-

La del conductor energizado, para secciones transversales inferiores a 25 mm2.

-

25 mm2 para secciones transversales comprendidas entre 25 mm2 y 50 mm2

-

50 % de la del conductor energizado para secciones superiores a 50 mm2.

El terminal de tierra se debe identificar de acuerdo con la norma IEC 60445.

Tabla 19. Secciones transversales de los conductores de tierra Sección transversal de los conductores de tierra o de protección mm² 4 6 10 16 25 25 25 35 50 70 70 95 120 150 185

Secciones transversales de los conductores energizados 2

mm 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400

11.2

CHAVETA EN EL EXTREMO DEL EJE

Cuando el extremo del eje de una máquina está provisto de uno o más chaveteros, se recomienda que cada uno esté provisto de una chaveta completa de forma y longitud normal. 12.

TOLERANCIAS

12.1

GENERALIDADES

A menos que se indique algo diferente, las tolerancias sobre los valores declarados deben ser como se especifican en la Tabla 20.

65

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Tabla 20. Tolerancias en los valores de las cantidades Punto 1

Magnitud

Tolerancia

Eficiencia η - Máquinas de potencia inferior o igual a 150 kW (o kVA)

- 15 % de (1 - η)

- Máquinas de potencia superior a 150 kW (ó kVA)

- 10 % de (1 - η)

2

Pérdidas totales (aplicables a máquinas regímenes nominales > 150 kW o kVA)

+ 10 % de las pérdidas totales

3

Factor de potencia, cos φ, para máquinas de inducción

4

Velocidad de los motores de corriente continua (a 1 carga plena y a la temperatura de funcionamiento)

4a)

Motores con independiente

4b)

Motores en serie

4c)

excitación

en

derivación

con

o

-1/6 de (1 - cos φ)

valor mínimo absoluto 0,02 valor máximo absoluto 0,07

0,67 ≤ 2,5 ≤ 10 ≤

1 000 PN/nN < 0,67 1 000 PN/nN < 2,5 1 000 PN/nN < 10 1 000 PN/nN

± 15% ± 10% ± 7,5% ± 5%

0,67 ≤ 2,5 ≤ 10 ≤

1 000 PN/nN < 0,67 1 000 PN/nN < 2,5 1 000 PN/nN < 10 1 000 PN/nN

± 20% ± 15% ± 10% ± 7,5%

Motores con excitación compuesta

Las tolerancias son las mismas que las del punto 4 b), salvo que se acuerde de otra manera

5

Variación de velocidad de los motores en derivación o con excitación compuesta de corriente continua (entre vacío y carga plena)

± 20 % de la variación garantizada con un mínimo de ± 2 % de la velocidad nominal.

6

Regulación de tensión inherente de los generadores de corriente continua con excitación en derivación o independiente, en cualquier punto de la característica.

± 20 % de la regulación en ese punto.

7

Regulación de tensión inherente de los generadores con excitación compuesta (al factor de potencia nominal en el caso de corriente alterna).

± 20 % de la regulación, con un mínimo de ± 3 % de la tensión nominal (Esta tolerancia se aplica a la desviación máxima, a una carga cualquiera entre la tensión observada a esa carga y una línea recta trazada entre los puntos de la tensión en vacío y a carga plena).

8 a)

Deslizamiento de los motores de inducción (a carga plena y a la temperatura de funcionamiento) PN < 1 kW

± 30 % del deslizamiento

PN ≥ 1 kW

± 20 % del deslizamiento.

Continúa...

66

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización) Tabla 20. (Final)

Punto

Magnitud

Tolerancia

8 b)

Velocidad de los motores de corriente alterna con colector en derivación (a carga plena y a la temperatura de funcionamiento).

-

9

Corriente de rotor bloqueado de los motores de inducción tipo jaula de ardilla, con cualquier dispositivo de arranque especificado.

+ 20 % de la corriente de arranque

10

Torque de rotor bloqueado de los motores de inducción tipo jaula de ardilla

+ 25 % - 15% del torque especificado

Sobre la velocidad más alta: 3 % de la velocidad sincrónica Sobre la velocidad más baja: + 3 % de la velocidad sincrónica

(mediante acuerdo se puede sobrepasar la cifra de + 25 %). 11

Torque mínimo durante el arranque de los motores de inducción

- 15 % del torque especificado.

12

Torque máximo durante el arranque de los motores de inducción

-10 % del torque, especificado excepto que después de la aplicación de esta tolerancia, el torque no debe ser inferior a 1,6 ó 1,5 veces el torque nominal. Véase el numeral 9.4.1.

13

Corriente con rotor bloqueado de los motores sincrónicos.

+ 20 % del valor especificado.

14

Torque de rotor bloqueado de los motores sincrónicos

+ 25 %, -15 % del valor especificado (mediante acuerdo se puede sobrepasar la cifra de + 25 %).

15

Torque de desenganche de sincrónicos

- 10 % del valor, excepto que después de la aplicación de esta tolerancia, el torque no debe ser inferior a 1,35 ó 1,5 veces el torque nominal. Véase el numeral 9.4.2.

16

Valor pico de la corriente de cortocircuito de un generador de c.a en condiciones especificadas. Corriente de cortocircuito permanente de un generador de c.a en condiciones especificadas

± 30 % del valor.

Momento de inercia

± 10 % del valor

17

18 NOTA 1

los motores

± 15 % del valor.

Cuando se especifica una tolerancia solamente en un sentido, el valor no está limitado en el otro sentido. Las tolerancias en el ítem 4 dependen de la relación entre la potencia nominal de salida PN, en kW y la -1 velocidad nominal en min

13.

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM)

13.1

GENERALIDADES

Los siguientes requisitos se aplican a las máquinas eléctricas rotatorias con tensiones nominales no superiores a 1 000 V en c.a, ó 1 500 V en c.c, previstas para operación en ambientes industriales. Los componentes electrónicos montados dentro de una máquina eléctrica rotatoria y que son esenciales para su operación (por ejemplo: dispositivos de excitación rotatorios) son parte de la máquina. 67

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

Los requisitos que se aplican al sistema de transmisión final y sus componentes, por ejemplo, el equipo electrónico de potencia y de control, las máquinas acopladas, los dispositivos de monitoreo, etc., ya sea que estén montados dentro o fuera de la máquina, se encuentran fuera del alcance de esta norma. Los requisitos de este numeral se aplican a máquinas que son alimentadas directamente al usuario final. NOTA Las máquinas que están previstas para incorporación como componentes en un aparato, en donde el encerramiento y el ensamble afectarán las emisiones de CEM, se tratan en la norma sobre CEM y se relacionan con el producto final.

Las fluctuaciones transitorias (por ejemplo en el arranque), no se tratan en este numeral. 13.2

INMUNIDAD

13.2.1 Máquinas que no contienen circuitos electrónicos Las máquinas sin circuitos electrónicos no son sensibles a las emisiones electromagnéticas en condiciones de servicio normales, y por tanto, no se requieren ensayos de inmunidad. 13.2.2 Máquinas que contienen circuitos electrónicos Ya que los circuitos electrónicos que están incorporados en las máquinas utilizan componentes pasivos (por ejemplo: diodos, resistores, varistores, condensadores, supresores de sobretensiones, inductores), no se requieren ensayos de inmunidad. 13.3

EMISIÓN

13.3.1 Máquinas sin escobillas Las emisiones irradiadas y conducidas deben cumplir los requisitos del documento CISPR 11, Clase B, Grupo 1. Véase la Tabla B.1. 13.3.2 Máquinas con escobillas Las emisiones irradiadas y conducidas (si es aplicable) deben cumplir los requisitos del documento CISPR 11, Clase B, Grupo 1. Véase la Tabla B.2. 13.4

ENSAYOS DE INMUNIDAD

No se requieren ensayos de inmunidad. 13.5

ENSAYOS DE EMISIONES

Los ensayos tipo se deben llevar a cabo de acuerdo con los documentos CISPR 11, CISPR 14 y CISPR 16, según sea aplicable. 13.5.1 Máquinas sin escobillas Las máquinas sin escobillas deben cumplir con los límites de emisiones del numeral 13.3.1. NOTA Las emisiones de los motores de inducción tipo jaula de ardilla son siempre muy bajas, de manera que no se requiere realizar ensayos de emisiones.

68

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

13.5.2 Máquinas con escobillas Las máquinas con escobillas, cuando se ensayan sin carga, deben cumplir con los límites de emisiones del numeral 13.3.2. NOTA 1

La medición sin carga se justifica por la influencia insignificante de la carga sobre la emisión.

NOTA 2 No hay emisiones conducidas desde máquinas de c.c, ya que no están conectadas directamente a la alimentación de c.a. NOTA 3 La emisión de las escobillas de puesta a tierra son siempre muy bajas, por lo que no se requiere ensayos de emisiones.

14.

SEGURIDAD

Las máquinas rotatorias conformes con esta norma deben satisfacer los requisitos de la norma IEC 60204-1 ó la IEC 60204-11, o para máquinas rotatorias incorporadas en aparatos domésticos y aparatos eléctricos similares, la NTC 2183 (IEC 60335-1), según sea apropiado, salvo especificación contraria en esta norma, y deben estar diseñadas y construidas, en la medida de lo posible, de acuerdo con la mejor práctica de diseño aceptada internacionalmente, dependiendo de la aplicación. NOTA El fabricante o el ensamblador del equipo que incorpore máquinas eléctricas es responsable de cerciorarse de que el equipo completo es seguro. Esto puede implicar la consideración de las normas de productos pertinentes tales como: IEC 60079: Electrical Apparatus for Explosive Gas Atmospheres, y otras partes de la norma IEC 60034, incluidas las siguientes: IEC 60034-5, IEC 60034-6, IEC 60034-7, IEC 60034-8, IEC 60034-11 e IEC 60034 -12. Además, puede ser necesario considerar la limitación de la temperatura de la superficie y las características similares; véase, por ejemplo la NTC 2183 (IEC 60335-1), (1991), numeral 11: Elevación de temperatura.

69

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización) ANEXO A (Informativo)

GUÍA PARA LA APLICACIÓN DEL TIPO DE SERVICIO S10 Y PARA OBTENER EL VALOR RELATIVO DE LA EXPECTATIVA DE VIDA TÉRMICA TL A.1 La carga de la máquina equivale en todo momento al tipo de servicio S1 correspondiente al numeral 4.2.1. Sin embargo, el ciclo de cargas puede incluir cargas distintas de la carga nominal, con base en el tipo de servicio S1. En la Figura 10 se ilustra un ciclo de carga que comprende cuatro combinaciones discretas de carga/velocidad constante. A.2 Según el valor y duración de las diferentes cargas dentro de un ciclo, mediante la ecuación siguiente se puede calcular la expectativa de vida relativa de la máquina, con base en el envejecimiento térmico del sistema de aislamiento:

1 = TL

n

∑

∆t i x 2

∆θ i k

i =1

en donde TL

∆θi

∆ti

es la expectativa de vida térmica relativa respecto de la expectativa de vida térmica en el caso de servicio tipo S1, a la potencia nominal. es la diferencia entre el aumento de temperatura del devanado en el curso de las diferentes cargas en un ciclo, y el aumento de temperatura admisible basado en el servicio tipo S1 a la carga nominal. es la duración (p.u) de una carga constante dentro de un ciclo de carga.

k

es el aumento del calentamiento en K que conduce a una reducción del 50 % en la expectativa de vida térmica del sistema de aislamiento.

n

es el número de valores discretos de carga.

A.3 El valor de TL es parte integral de la identificación precisa de la clase de características nominales. A.4 El valor de TL sólo se puede determinar cuando, además de la información sobre el ciclo de carga según la Figura 10, se conoce el valor del término k para el sistema de aislamiento. Este término k se debe determinar experimentalmente según la norma IEC 60034-18 en todo el intervalo de temperatura cubierto por el ciclo de carga según la Figura 10. A.5 El valor de TL se puede dar razonablemente como un valor relativo solamente. Este valor se puede utilizar para establecer en forma aproximada la variación real de la expectativa de vida térmica respecto de la del tipo de servicio S1 a la potencia nominal, porque se puede suponer, considerando las diferentes cargas existentes en un ciclo, que los otros efectos sobre la expectativa de vida de la máquina (por ejemplo, esfuerzos dieléctricos, influencia del ambiente) son aproximadamente los mismos que los del caso del tipo de servicio S1 a la potencia nominal. A.6 El fabricante de la máquina es responsable de la compilación exacta de los diferentes parámetros que sirven para determinar el valor de TL. 70

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización) ANEXO B (Informativo)

TABLA B.1. LÍMITES DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM) Límites 30 dB (µV/m) cuasi cresta, medida a 10 m de distancia (NOTA 1) 230 MHz a 1 000 MHz 37 dB (µV/m) cuasi cresta, medida a 10 m de distancia (NOTA 1) Emisión conducida en 0,15 MHz a 0,5 MHz 66 dB a 56 dB (µV) cuasi cresta terminales de alimentación Los límites disminuyen proporcional- 56 dB a 46 dB (µV) promedio de c.a mente con el logaritmo de la frecuencia 0,5 MHz a 5 MHz 56 dB (µV) cuasi cresta 46 dB (µV) promedio 5 MHz a 30 MHz 60 dB (µV) cuasi cresta 50dB (µV) promedio Emisión irradiada

Intervalos de frecuencia 30 MHz a 230 MHz

NOTA 1 puede medir a una distancia de 3 m, aumentando los límites en 10 dB NOTA 2 Los límites de las emisiones fueron tomados del documento CISPR 11, clase B, grupo 1.

Tabla B.2. Límites de emisiones electromagnéticas para máquinas que funcionan con escobillas Límites 30 dB (µV/m) cuasi cresta, medida a 30 m de distancia (Nota 1) 230 MHz a 1 000 MHz 37 dB (µV/m) cuasi cresta, medida a 30 m de distancia (Nota 1) Emisión conducida en terminales de 0,15 MHz a 0,5 MHz 79 dB (µV) cuasi cresta alimentación de c.a 66 dB (µV) (promedio) 0,50 MHz a 30 MHz 73 dB (µV) cuasi cresta 60 dB (µV) promedio NOTA 1 Se puede medir a una distancia de 10 m, aumentando los límites en 10 dB, o a una distancia de 3 m aumentando los límites en 20 dB Emisión irradiada

Intervalos de frecuencia 30 MHz a 230 MHz

NOTA 2 Los límites de las emisiones fueron tomados del documento CISPR 11, clase B, grupo 1.

71

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2805 (Cuarta actualización)

DOCUMENTO DE REFERENCIA INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION. Rotating Electrical Machines. Part 1: Rating and Performance. Geneve: IEC, 2004, 137 p. il (IEC 60034-1).

72