motores electricos1
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MOTORES ELECTRICOS.
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PRINCIPIO MOTOR ELECTRICO
Un campo magnético ejerce una fuerza sobre unconducto recorrido por una corriente eléctrica.
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PRINCIPIO MOTOR ELECTRICO. Origen de la fuerza
Debilitamiento del campo
Campo resultante
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PRINCIPIO MOTOR ELECTRICO.
Se establece un par de giro ( Md = Fod)
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CLASIFICACION DE MOTOR. Motores de CD.
Imán PermanenteDevanado SerieDevanado en DerivaciónDevanado Compuesto
Velocidad constante Alto par de arranque Ajuste por velocidad
APLICACIONES
Motores de CA.
Monofásicos
Polifásicos
Universales
Inducción
Sincronos
Jaula de Ardilla
RotorDevanado
Inducción
Síncronos
Jaula de Ardilla
HisteresisReductanciaImán permanente
Fase dividida Arranque con capacitorCapacitor de arranque y marchaPolo sombreado
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Motor Asincrónico:- Par disponible disminuye en lamedida que aumenta la velocidad.
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COMP ARACION DE LAS CARACTERISTICASP AR-VELOCIDAD P ARA DIFERENTES TIPOS DE
MOTORES
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Existen normas para diseño que dividen a los motores en cuatro categorías.
E jemplo es la Nema MG1
Categoría A: - Motores con par y corriente de arranque normal
- Pequeño deslizamiento
- Par máximo alto
- Alto factor de potencia
Categoría B: - Motores con par de arranque normal- Baja corriente de arranque
- Par máximo menor que A
- Pequeño deslizamiento
Categoría C: - Motores con par de arranque alto
- Baja corriente de arranque- Par máximo inferior a A
Categoría D: - Alto par de arranque
- Baja corriente de arranque
- Alto deslizamiento 5 - 8%
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En I.E.C se consagran solo dos categorías:
N y H H - mayor par de arranque
- máximo- mínimo
- Corriente igual en ambascategorías
N : pares normalesH : pares altos
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En la instalación de motores eléctricos un aspectoprimordial a considerar es el análisis de los
requisitos de la máquina accionada en cuanto alacoplamiento y al tipo de transmisión demovimiento.La posición en que va a ser instalado el motor no
es solo función de las características mecánicas delequipo accionado sino de la disponibilidad delespacio.Norma IEC347 y DIN 42950
FORMAS CONSTRUCTIVAS Y
MONTAJES
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Forma o fijación del motor ( a una base o a lapropia máquina accionada )
Existencia de tapas ( Fijación lateral osuperior )
Existencia de un segundo extremo de eje.
IM (Internacional Mounting )
B (Motores Trabajo horizontal )
V (Motores Trabajo Vertical )
FORMAS CONSTRUCTIVAS Y
MONTAJES
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TAMAÑO CONSTRUCTIVO DELMOTOR
Recomendación internacional IEC 72 y VDE 0530Establecen las dimensiones de montaje demáquinas eléctricas rotativas.
H: Altura de la base al centro de punto del eje
( Dimensión tamaño constructivo )IE
C mm.
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El calentamiento es una consecuencia de laspérdidas originadas en toda transformación de
energía.El calentamiento en el motor se produce,principalmente por las pérdidas en el hierro de lasláminas del núcleo y pérdidas en el cobre deldevanado. La temperatura admisible de elaislamiento utilizado determina la capacidad decarga del motor.En la práctica no se indican las pérdidas en elmotor, sino su rendimiento.
MATERIALES AISLANTES Y
CLASES DE AISLAMIENTO
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Según las normas se clasifican los materiales aislantes envalores por su grado de resistencia térmica.
( VDE
530 IE
C8
5 NE
MAMG 1 12 )TMPA:Temperatura máximapermanente admisible.
TMR: Temperatura medio refrigerante
( ºC).STL: Sobre temperatura límite ( ºC )
MATERIALES AISLANTES Y
CLASES DE AISLAMIENTO
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Norma IEC 34 6 describe métodos derefrigeración.
Letras IC seguidas de dos guarismos
Guarismo 1: Disposición del circuitorefrigerante.
Guarismo 2: Modo de suministro de energíapara circulación del modorefrigerante.
REFRIGERACION DEL MOTOR
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Ejemplo IC00 Disipación del calor sin ventilador(2do guarismo )
Medio refrigerante circula librementepor el interior de la máquina (1erguarismo)
El concepto de motor abierto o cerrado está asociado con
el método de refrigeración .Motor cerrado tipo refrigeración superficial.
Motor abierto tipo refrigeración interior.
REFRIGERACION DEL MOTOR
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DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA AL VARIAR LA TEMPERATURA DEL MEDIO
REFRIGERANTE.
La potencia normal del motor rige para condicionesde temperatura de medio refrigerante hasta 40ºC yaltitud 1000 Mt sobre el nivel del mar (VDE O530)
Temperatura de la carcazaCalentamiento del localFactores de corriente de la potencia disponible enfunción de la temperatura y altitud (Aislamientoclase F B).
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FACTOR DE SERVICIO
El factor de servicio nos da el porcentaje a
que puede trabajar un motor por encimadel valor de potencia nominal en régimencontinuo.
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Se da como multiplicador por ejemplo:
F.S 1.15 quiere decir que el motor puede trabajar
un 15% por encima del valor nominal de placa.
Cabe recordar que un motor trabajando a un
factor de servicio mayor que 1.0 tendrá una vidaútil más reducida en operación continuacomparada con la potencia nominal del motor.
FACTOR DE SERVICIO
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CLASES DE PROTECCION DE LASMAQUINAS ELECTRICAS
Para la protección mecánica del motor las normasinternacionales han definido varios grados de proteccióndependiendo del tipo de cerramiento (carcasa, platillos,salida de eje, etc.).
DIN 400 500 IEC 34-5Código IP (Internacional protección).Seguido de dos guarismos:
1 guarismo: Protección contra contactos occidentales.
0-6 Parte activa y contra la entrada de cuerpossólidos.
2 guarismo: Protección contra entrada de líquidos.0-8
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CONSTRUCCION DEL MOTORMATERIALES
P ARTEP ARTE ACTIVA ACTIVA
Circuito magnético lámina ferromagnética acero + silicioCircuito eléctrico Estator Cobre
Rotor Aluminio alta pureza.
Sistema aislante Resistencia del aislamiento.Clasificación materiales aislantes.
P
ARTEP
ARTE MECANICAMECANICACarcasaPlatillosRodamientosE je
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UBICACIÓN MATERIALES AISLANTES
- Aislamiento del Conductor: aislar cada bobina
- Aislamiento entre ranuras: aislar el circuitoeléctrico del estator (bobinado) del circuitomagnético (núcleo)
- Aislamiento entre grupos: aislar grupos de
diferentes bobinas que se encuentren en la mismaranura.
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- Aislamiento entre fases: aislar fases en lacabeza del bobinado.
- Spaghetti: aislar soldaduras o conductoreslargos.
- Barniz de impregnación: brindar rigidezmecánica al bobinado, proteger la parte activade la acción de agentes externos, durabilidad alaislamiento.
UBICACIÓN MATERIALES AISLANTES
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CLASES DE SERVICIO DE UN MOTOR
Para la selección de un motor aparte de la cargade trabajo, el proceso de arranque, frenado oinversión,variaciones de la inversión, regulación develocidad, variaciones de la red y condicionesclimatológicas, es importante conocer el tipo derégimen o clase de servicio.
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Veamos cada tipo y de acuerdo a las normasinternacionales (VDE 0530) se definen por una letra (S)y un número (01-8): IEC 34-1
S1: Servicio Continuo
S2: Régimen Tiempo Limitado
S3: Régimen Intermitente Periódico
S4: Régimen Intermitente Periódico con Arranques
S5: S4 + Frenado EléctricoS6: Régimen Continuo con Carga Intermitente
S7: Régimen con Frenado Eléctrico
S8: Régimen Continuo con Cambio Periódico
CLASES DE SERVICIO DE UN MOTOR
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SERVICIO CONTINUO
Servicio con carga constante cuya duración es suficiente para alcanzarun equilibrio térmico. Según VDE 0530 no se prevé que se sobrepasede una forma permanente la potencia nominal, sin embargo seadmite una sola vez una sobrecarga del 150% de la intensidadnominal durante 2 minutos. Si las sobrecargas son superiores, eltiempo tiene que acortarse.
SERVICIO DE CORTA DURACION
Servicio con carga constante pero cuya duración no es suficiente paraestabilizar la temperatura, seguido de una pausa lo suficientementeprolongada para que la temperatura del motor no difiera en mas de 2K de la del medio refrigerante.
SERVICIO INTERMITENTE CON INFLUENCIA DEL PROCESODE ARRANQUE
Servicio que se compone de una sucesión de maniobras iguales,formadas por un periodo de carga constante seguido de una pausasin que la corriente de arranque influya apreciablemente sobre elcalentamiento.
S1:
S2:
S3:
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S6yS7
No se presentan ninguna pausa
S8
Sucesión de maniobras iguales que comprenden un tiempo de cargaconstante a una determinada velocidad y luego uno o varios tiempos
con otras cargas con otras velocidades.
La clase de servicio del motor, esta directamente asociadacon el calentamiento del mismo. Algunos de estos regímenesexigen a la maquina un excesivo trabajo térmico que sepuede traducir en una daño prematuro del motor.
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SELECCIÓN DE
MOTORES.
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Los requerimientos mecánicos de la cargaque se va a manejar
El sistema de distribución eléctrica
Consideraciones físicas y ambientales
Eficiencia y consideraciones económicas
Las siguientes cuatro aéreas deben serconsideradas cuando se vaya a
seleccionar un motor para una aplicaciónparticular:
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CARG A DE TRABAJO
Para un motor manejar un carga propia, este tiene queproducir un torque suficiente para acelerar desde cerohasta la velocidad de operación y además debe
suministrar suficiente potencia para todas las posiblesdemandas, sin exceder sus limites de diseño.
Para especificar el motor apropiado, se deben considerarlas características de la carga:
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CARG A DE TRABAJO
-Características de marcha:- Marcha continua, carga constante: potenciarequerida
- Marcha continua, carga variable: picos depotencia requerida
- Carga cíclica: ciclo de carga, pico del torque yrequerimientos de potencia e inercia de la carga
- Velocidad:
- Velocidad constante
- Variación de velocidad: cuáles velocidades se requieren
- Velocidad ajustable: rango de velocidad requerida y métodode cambio de velocidad.
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CARG A DE TRABAJO
- Arranque y parada-Frecuencia de arranque y parada
-Requerimientos del torque de arranque
-Restricciones de aceleración
-Requerimientos de freno
-Mecánico
-Invirtiendo rotación
Con la anterior información, el tamaño y características dediseño de el motor como también los requerimientos demanejo, el control y frenado pueden ser determinados.
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SELECCIÓN DE UN MOTOR DE
INDUCCION
Los motores de inducción de rotor devanado son
útiles en algunas aplicaciones porque los circuitosdel rotor pueden ser modificados para lograr lascaracterísticas de arranque y marcha deseados.Sin embargo, estos motores requieren escobillas
y servicio de mantenimiento.
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CLASIFICACION
PAR DE ARRANQUE
( TORQUE ACARGA
COMPLETA)
PAR DE FRENADO
( TORQUE ACARGA
COMPLETA)
CORREINTE DE
ARRANQUEDESLIZ AMIENTO
APLICAIONESTIPICAS
Torque y corrientenormal dearranque
100 200 % 200 250 % NORMAL < 5%
Ventiladores,secadores, bombas
centrífugas,etc.Donde los
requerimientos delpar de arranque son
bajos
Alto par dearranque y
corriente normal200 250 % 200 250 % NORMAL
< 5%
Agitadores, bandas,compresores,tritura-
doras. Donde serequiere arranque
con carga
Alto par dearranque y alto
deslizamiento
275 % 275 % B AJA > 5%
Extractores,elevadores,montacar
gas. Donde existe
altos picos de carga
Rotor devanadoCualquier torque
hasta el valorfalla
225 275 %
Depende delpara de
arranque
Depende de laresistencia del
rotor
Donde se requieraun alto par de
arranque , controlde velocidad,frecuentes
arranques , etc.
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SUMINISTRO ELECTRICO
El sistema de distribución eléctrica tiene quesuministrar el voltaje correcto y tener capacidad
para arrancar y operar el motor con carga. Sedeben tener en cuenta:
- Voltaje y frecuencia
-Factor de potencia-Destellos de voltaje
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CARACTERISTICAS VOLTAJE
110% VOLTAJE 90%
Deslizamiento-
17%
+23%
Eficiencia + 1% - 2%
Factor de Potencia - 3% + 1%
Corriente - 7% + 11%
Temperatura °C - 4% + 7%
Par de arranque + 21% - 19%
Corriente de arranque + 10% - 10%
La siguiente tabla muestra los efectos de una variación de
10% sobre un motor de inducción típico a plena carga
VARIACIONES DE VOLTAJE
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Los desbalances de fase deben ser menos del 1%
para que el motor trabaje apropiadamente.
Una desbalance de fase del 3.5% genera unincremento de temperatura del 25% y unincremento de corriente de 6 10 veces el voltajedesbalanceado. Esto ocurre debido a que
corrientes de sentido negativo fluyen a través delrotor.
FASES DESBALANCEADAS
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Variaciones de frecuencia de hasta un 5% sonpermitidas para la operación normal de motor. Sin
embargo generalmente esto no debería serproblema si el sistema es suministradocorrectamente desde una empresa de serviciospúblicos.
La velocidad del motor varia directamente con lafrecuencia de suministro
VARIACIONES DE FRECUENCIA
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FACTOR DEP
OTENCIAEl factor de potencia de los motores de inducciónvaria con la carga.
Se debe realizar una buena corrección del factorde potencia,para evitar multas por parte de lasempresas de servicios de públicos.
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CONSIDERACIONES FISICAS Y AMBIENTALES
Los estándares internacionales especifican condicionesambientales normales así :
-Exposición a temperatura ambiente entre 0°C a 40°C o
cuando se utiliza enfriamiento con agua se permite unrango de 10°C a 40°C .
-Exposición a altitud la cual no exceda 1000 metros
-Instalación sobre una superficie rígida
-Instalación en áreas con cerramientos que no interfieracon la ventilación de la maquina.
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CONSIDERACIONES FISICAS Y AMBIENTALES
-El cerramiento del motor debe ser escogido para protegerel motor de operaciones ambientales inesperadas.
-Los motores son generalmente montados en forma
horizontal con una base fija al piso, pero se puedenpresentar otras disposiciones como: montaje en pared,montaje en techo,montado en pedestal, montado conbrida, etc.
-El tipo de aislamiento usado en el motor depende de latemperatura de operación que el motor soportara.
-La clase de aislamiento tipo A es la mas antigua, clase B yclase F son los tipos mas estándar, Clase H es usada para
aplicaciones a alta temperatura.41
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CONSIDERACIONES FISICAS Y
AMBIENTALES-Para una vida de operación de 20000 horas y unatemperatura ambiente máxima de 40°, el aislamientoclase F permite una temperatura en el estator máxima de
155°C.
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CONSIDERACIONES DE
EFICIENCIA Y ECONOMIA
-El costo de la energía para operar un motor en un año, puedefácilmente superar muchísimas veces el valor de compra del motor
-La eficiencia de los motores de inducción varia con la carga.
-El pico de eficiencia ocurre entre el 75% y el 100% a plena cargadependiendo del diseño y las perdidas significativas por debajo del30% a plena carga
-Una buena practica de ingeniería recomienda sobredimensionar unmotor en casos tales como: para permitir incrementos en producción,para acomodar fluctuaciones de carga y sobrecargas, paraincrementar la vida de operación del motor entre otras.
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MOTORES ELECTRICOSCROMPTON GREAVES
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FR M/C Nº
IP VOLT 220 440 H3
AMPS 3.3 1.7 CL INSL
KW(HP)
RPM
RATING HCR DUTYBRGS
GD2/Kgm2 COS ?
LUB LITH II INDUCTION MOTOR Beitish SID 4999
MOTOR TRIFASICOCE
4 4 0 V 2 2 0 V
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Nº DE CATALOGO MOTOR TRIFASICO CROMPTON GREAVES
12.5GM2ATE1A00 Esta identificación se divide en ocho partes,cada una tiene un significado en particular
12.5 00GM 2 A TE 1 A
12.5
GM
2
4 Dígitos: Potencia nominal HP = 12.5 HP
2 Caracteres: Tamaño constructivo FRAME = ND132M
1 Dígito: Nº de polos 2 - 4 - 6 - 8
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1 Carácter: Tipo de ejecución A = B3
B = B5
2 Caracteres: Tipo de protección mecánica TE=TEFC
DP = DeepProof
1 Dígito: Frecuencia 1 = 60Hz
2 = 50Hz
3 = 50/60Hz
1 Carácter: Voltaje de funcionamiento: A=220/380/440 V
B=220/380 VC=380/440 VD=208-230/460 VE=220/380 VF=415 V
2 Dígitos: Diseño o ejecuciones especiales
A
TE
1
A
00
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FR M/C Nº
IP VOLT 220 110 H3
AMPS 6,4 3,2 CL INSL
CE
2 2 0 V 1 1 0 V
KW(HP)
RPM
RATING HCR DUTY
BRGSGD2/Kgm2 COS
LUB LITH II INDUCTION MOTOR Beitish SID 4999
2 2 0 V 1 1 0 V
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Nº DE CATALOGO MOTOR MONOFASICO CROMPTON GREAVES
FT 303 P 4 B 2 DP
FT03P4B2DP3B Esta identificación se divide en nueve
partes.
B
FT
03
P
2 Caracteres: E jecución FT=MontajeBase Fija
FL=Montaje Brida
RB=Base Removible2 Dígitos: Potencia 02=1/4 HP 03=1/3 HP
05=1/2 HP 07=3/4 HP
10=1.0 HP 15=1.5 HP
1 Carácter:
Tipo de arranque P = Capacitor de arranqueQ = Capacitor permanente yde arranque
R = Capacitor permanente
S = Fase partida
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1 Dígito: Nº de polos 2 - 4 - 6
1 Carácter:Tipo de rodamiento B= Bolas
S= Deslizamiento1 Dígito: Tipo de protección térmica 0=No protección
1=Protección con reset manual
2=Protección auto-reset
(Externa)2 Caracteres: Tipo de protección mecánica
TF=Totalmente cerrado IP44
DP=Deep Proof (semiabierto) IP23
1 Dígito: Voltaje de funcionamiento 1=220
2=115/208-230
3=115/230V
4=115V
1 Carácter: Frecuencia A=50 Hz
B=60 Hz
3
4
B
2
DP
B
50
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1. Crompton tiene diversidad de frames para una solapotencia lo cual nos hace más flexibles en cuanto a laselectividad se refiere.
2.Todos nuestros motores son de grado de protecciónmecánica IP 55 estándar (sólidos y chorro de agua encualquier dirección).
3. Nuestros Motores tienen clase de aislamiento F, esdecir comprende materiales a base de mica, fibra devidrio aglutinados con material sintético y latemperatura máxima permitida por el material
aislante es de 155ºC).
CONSIDERACIONES IMPORTANTES
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4.Pueden trabajar sin ningún problema en redesde 220 ó 440V.
5.Nuestros rodamientos son de doble sello,
prelubricados, 20.000 horas de servicio y a partirdel tamaño 112 son de tipo trabajo pesado 630serie.
6. Pueden desarrollar su potencia nominal si sealimentan con una tensión entre el 95-105% dela nominal (VDE 0530) con un límite detemperatura de 15ºC (Aislamiento clase F).
CONSIDERACIONES IMPORTANTES
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7. Realizadas diferentes pruebas en un taller de servicio autorizadoy en el laboratorio de la Universidad Nacional se resaltan lassiguientes ventajas.
-Las sujeciones de los escudos al estator son con tornillos pasantes
y no con rosca.-En los escudos el porta rodillo es robusto.
-El papel aislante de los devanados es de alta calidad: nomex
blanco ( soporta mayor solicitud térmica).
-
Rodamientos con sello de caucho ( zonas húmedas).- Ventilador plástico (Polipropileno) fácil de montar y desmontar.
-Conexión a tierra externa y en caja de Bornes.
-Base de fijación rígida.
CONSIDERACIONES IMPORTANTES
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