ÍNDICE
TEMA:
ARRANQUE DE MOTOR TRIFÁSICO: DOS ESTACIONES- SECUENCIA FORZADA OBJETIVOS:
AL FINALIZAR LA SESIÓN, EL APRENDIZ ESTARÁ EN CAPACIDAD DE DESCRIBIR EL FUNCIONAMIENTO DEL ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR TRIFÁSICO DE DOS ESTACIONES Y ARRANQUE DIRECTO EN SECUENCIA FORZADA, DE ACUERDO A ESPECIFICACIONES TÉCNICAS, NORMAS DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Y CUIDADO DEL MEDIO AMBIENTE.
1.00 TECNOLOGÍA ESPECÍFICA Y CONOCIMIENTOS APLICADOS
1.01 El contactor electromagnético Pag. 4
1.02 Definición De Contactor Pag. 4
1.03 COMPOSICIÓN DE UN CONTACTOR ELECTROMAGNÉTICO Pag. 5
1.04 El Electroimán Pag. 5
1.05 CIRCUITO MAGNÉTICO DE CORRIENTE ALTERNA Pag. 5
1.06 Características Pag. 5
1.07 LA BOBINA Pag. 5
1.08 CONTACTOS PRINCIPALES O LOS POLOS Pag. 6
1.09 LOS CONTACTOS AUXILIARES Pag. 6
1.12 ACCIDENTES QUE PUEDEN DAÑAR LOS CONTACTORES Pag. 6
1.13 CAÍDA DE TENSIÓN DE LA RED Pag. 6
1.14 TIPOS DE CONTACTORES Pag. 8
1.15 ELECCIÓN DE UN CONTACTOR Pag. 8
1.15.1 CRITERIOS DE ELECCIÓN DE UN CONTACTOR Pag. 8
1.16 MEDIDAS DE SEGURIDAD Pag. 10
AUTOEVALUACION Pag.11
2.00 TECNOLOGÍA ESPECÍFICA Y CONOCIMIENTOS APLICADOS:
Pag. 142.01 PROTECCIÓN CONTRA LAS SOBRECARGAS Pag. 14
2.02 LOS RELÉS TÉRMICOS DE BILÁMINAS Pag. 14
2.03 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS RELÉS TÉRMICOS
TRIPOLARES Pag. 15
2.04 COMPENSACIÓN DE LA TEMPERATURA AMBIENTE Pag. 15
2.05 DETECCIÓN DE UNA PÉRDIDA DE FASE Pag. 15
2.06 CLASES DE DISPARO Pag. 15
AUTOEVALUACIÓN Pag.17
3.00 TECNOLOGÍA ESPECÍFICA Y CONOCIMIENTOS APLICADOS:
Pag. 203.01 PULSADORES Pag. 20
3.02 ACCIONAMIENTO DE LA BOTONERA Pag. 20
3.03 INSCRIPCIONES Pag. 21
3.04 COLORES NORMALIZADOS PARA SEÑALIZACIÓN Pag. 21
3.05 MEDIDAS DE SEGURIDAD Pag. 22
AUTOEVALUACIÓN Pag.22
4.00 TECNOLOGÍA ESPECÍFICA Y CONOCIMIENTOS APLICADOS: EL MOTOR
ELÉCTRICO
4.01 INTRODUCCION Pag. 23
4.02 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Pag. 23
4.04 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Pag. 25
4.05 CREACIÓN DEL CAMPO GIRATORIO Pag. 25
4.06 MAGNITUDES MECÁNICAS Y ELÉCTRICAS EN LOS MOTORES
TRIFÁSICOS Pag.26
4.06.1 FRECUENCIA DE GIRO Pag. 26
4.06.2 PAR Pag. 27
4.06.3 POTENCIA Pag. 27
4.06.4 PARES DE POLOS Pag. 28
4.06.5 RENDIMIENTO Pag. 28
4.06.6 FRECUENCIA DE RED (HZ) Pag. 29
4.06.7 DESLIZAMIENTO Pag. 30
4.06.8 VELOCIDAD DE SINCRONISMO Pag. 30
4.07 COMPOSICIÓN DEL MOTOR ELÉCTRICO Pag. 31
4.8 EL ESTATOR Pag. 31
4.09 EL ROTOR Pag. 31
4.10 ROTOR DE JAULA Pag. 31
4.10.1 Rotor de jaula simple Pag. 31
4.10.2 Rotor de doble jaula Pag. 31
4.10.3 Rotor de jaula resistente Pag. 32
4.11 EL ROTOR BOBINA (ROTOR DE ANILLOS) Pag. 32
4.12 CONSECUENCIAS DE LA VARIACIÓN DE TENSIÓN Pag. 32
4.13 CONSECUENCIAS DE LA VARIACIÓN DE FRECUENCIA Pag. 33
4.14 DEFINICIÓN DE MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO Pag. 33
4.15 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS Pag. 33 4.16 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE MOTORES TRIFÁSICOS Pag. 34
4.16.1 Los Motores de Corriente Directa [C.D.] o
Corriente Continua [C.C.] Pag. 34
4.16.2 Los Motores de Corriente Alterna [C.A.] Pag. 34
4.16.3 Los Motores Universales Pag. 35
4.17 CARACTERÍSTICAS DE MOTORES TRIFÁSICOS Pag. 35
4.18 MEDIDASDE SEGURIDAD Pag. 36
4.19 PROTECCIÓN AMBIENTAL Pag. 36
RESUMEN Pag. 37
AUTOEVALUACION Pag. 38
5.00 MATEMÁTICA APLICADA: CÁLCULO DE INTENSIDAD
DEL FUSIBLE
Pag. 406.00 CIENCIAS BÁSICAS: ALEACIÓN DE PROPIEDADES, EL
BIMETAL CARACTERÍSTICAS
Pag. 416.01 CÁLCULO DE UNA PROTECCIÓN TÉRMICA Pag. 41
7.00 SEGURIDAD E HIGIENE INDUSTRIAL/AMBIENTAL:
PRECAUCIONES DE SEGURIDAD EN EL MONTAJE Y DESMONTAJE
DE UN CONTACTOR
Pag. 427
.01 MEDIDAS DE SEGURIDAD Pag. 428.00 DIBUJO TECNICO: Símbolos Eléctricos DIN
Pag. 438.01 SIMBOLOGÍA INTERNACIONAL Pag. 43
8.02 TECNICO: ESQUEMA DE MANDO, ESQUEMA DE FUERZA Pag. 46
8.02.1 CIRCUITO DE MANDO Pag. 46
8.02.2 CIRCUITO DE POTENCIA O DE FUERZA Pag. 46
8.03 ESQUEMA DE CIRCUITOS Pag. 46
AUTOEVALUACION Pag.47
GLOSARIO Pag. 49
AUTOMATISMOS ELECTRICOS PROBLEMAS DE DISEÑO: CASO UNO
Diseñar el esquema eléctrico de un automatismo con pulsadores, relés y contactores que permita poner en marchar y parar una bomba para sacar agua de un pozo. El sistema tiene un cuadro de control con 2 pulsadores rotulados (Marcha y Paro), para poner en marcha y parar la bomba, y tres pilotos (Arrancada, Parada y Agua), que indican si la bomba está en marcha, parada y si hay agua en el pozo. Para poner en marcha la bomba debe haber agua en el pozo. De igual forma, en el momento que no haya agua en el pozo se para la bomba. En el pozo hay situada una boya que tiene un contacto auxiliar que se cierra cuando el nivel del agua del pozo alcanza la boya.1.00 TECNOLOGÍA ESPECÍFICA Y CONOCIMIENTOS APLICADOS
1.01 El contactor electromagnético
Introducción
Cuanto más elevadas son las intensidades de corriente, de mayores dimensiones deben ser los interruptores que efectúan la operación de abrir o cerrar circuitos.
Los interruptores manuales se hacen pesados y difíciles de manejar, y la operación de apertura y cierre del circuito; cada vez más lenta; al mismo tiempo, aumenta el peligro para la persona que maneja el mecanismo. A mayor amperaje, mayor riesgo.
Con el fin de aumentar la seguridad del operario, la rapidez de la maniobra, y la facilidad del manejo, se utilizan cada vez más, los contactores, en sustitución de los interruptores manuales. Los llamados contactores, hacen la función del mando a distancia gracias al electroimán, que cierra los contactos de una manera rápida, potente y precisa.
1.02 Definición De Contactor
El contactor electromagnético es un aparato mecánico de conexión controlado mediante electroimán. Cuando la bobina del electroimán está bajo tensión, el contactor se cierra, estableciendo a través de los polos o contactos, un circuito entre la red de alimentación y el receptor.
El contactor es un aparato de mando a distancia, que solo tiene dos posiciones; abierto o cerrado. La operación de abrir, o cerrar, un circuito puede efectuarse, indistintamente, en vacío, o en carga.
La operación inversa; es decir, la apertura del circuito, igualmente tiene que ser rápida, para evitar la formación del arco; que deformaría los contactos, de tal manera que, incluso, puede llegar a destruirlo del todo. Para evitar esto, los contactores llevan unos muelles antagonistas a la acción magnética de la bobina, y en cuanto cesa la atracción, separan los contactos; sin que lleguen a dañarse por la corriente de ruptura.
Cuando se interrumpe la alimentación de la bobina, el circuito magnético se desmagnetiza y el contactor se abre por efecto de: los resortes de presión de los polos y del resorte de retorno
de la armadura móvil
1.03 COMPOSICIÓN DE UN CONTACTOR ELECTROMAGNÉTICO
1.04 El Electroimán
El electroimán es el elemento motor del contactor. Sus elementos más importantes son el
circuito magnético y la bobina. Se presenta bajo distintas formas en función del tipo de
contactor e incluso del tipo de corriente de alimentación, alterna o continua.
El circuito magnético incluye un entrehierro reducido en posición “cerrado” que evita que se produzcan remanencias (1). Se obtiene retirando el metal o intercalando un material Amagnético (2).
Los resortes que presionan los polos se comprimen durante el recorrido de aplastamiento y hasta el final del mismo.
(1) Remanencia: un contactor remanente es un contactor que permanece cerrado cuando las bornes de su bobina ya no están bajo tensión.
1.05 CIRCUITO MAGNÉTICO DE CORRIENTE ALTERNA
1.06 Características
Chapas de acero al silicio unidas mediante remache o soldadura,
Circuito laminado para reducir las corrientes de Foucault que se originan en toda masa metálica sometida a un flujo alterno (las corrientes de Foucault reducen el flujo útil de una
corriente magnetizante determinada y calientan innecesariamente el circuito magnético)
Uno o dos anillos de desfase, o espiras de Frager, que generan en una parte del circuito un flujo desfasado con respecto al flujo alterno principal. Con este mecanismo se evita la
anulación periódica del flujo total, y por consiguiente, de la fuerza de atracción (lo que podría provocar ruidosas vibraciones)
1.08 Circuito magnético en corriente continúa
En el circuito magnético de los electroimanes alimentados en corriente continua no se forman
corrientes de Foucault.
1.07 LA BOBINA
La bobina genera el flujo magnético necesario para atraer la armadura móvil del electroimán. Está diseñada para soportar los choques mecánicos que provocan el cierre y la apertura de los circuitos magnéticos y los choques electromagnéticos que se producen cuando la corriente recorre las espiras.
Para atenuar los choques mecánicos, la bobina o el circuito magnético, y en algunos casos ambos, están montados sobre unos amortiguadores.
Las bobinas que se utilizan hoy en día son muy resistentes Están fabricadas con hilo de cobre cubierto de un esmalte de grado 2 y soportan temperaturas de 155 °C, o incluso de 180 °C.
1.08 CONTACTOS PRINCIPALES O LOS
POLOS
La función de los polos consiste en establecer o
interrumpir la corriente dentro del circuito de potencia. Están dimensionados para que pase la
corriente nominal del contactor en servicio permanente sin calentamientos anómalos. Consta de una parte
fija y una parte móvil. Esta última incluye unos
resortes que transmiten la presión correcta a los contactos que están fabricados con una aleación de plata con una excepcional resistencia a la oxidación, mecánica y al arco
1.09 LOS CONTACTOS AUXILIARES
Los contactos auxiliares realizan las funciones de automantenimiento, esclavización, enclavamiento de los contactores y señalización.
Existen tres tipos básicos:
1. Contactos de cierre NA, abiertos (no pasantes) cuando el contactor está en reposo, y cerrados (pasantes) cuando el electroimán está bajo tensión, 2. Contactos de apertura NC, cerrados (pasantes)
cuando el contactor está en reposo, y abiertos (no pasantes) cuando el electroimán está bajo tensión, 3. Contactos NA/NC. Cuando el contactor está en
reposo, el contacto NA se encuentra en estado no pasante y el contacto NC en estado pasante. El estado de los contactos se invierte cuando se cierra el contactor. Los dos contactos tienen un punto
1.16 MEDIDAS
DE SEGURIDAD
Para la puesta en servicio, inicial es necesario ante todo, atenerse estrictamente a las
normas preventivas de accidentes para la seguridad personal, debe tener en cuenta las siguientes recomendaciones:
1) Revise que los contactores sean realmente los que necesita.
2) Revise que los contactores incluyan esquemas e instrucciones de servicio. 3) No efectúe maniobras en circuito aun no controlados.
4) No manipule en un circuito si no se tiene completa seguridad de que en el ó en los
próximos, no existe tensión.
5) Para las comprobaciones, deben emplearse instrumentos y herramientas aisladas y en perfecto estado.
6) No maniobrar manualmente los contactores bajo tensión, estas maniobras deben
realizarse siempre por medio de sus propios órganos de accionamiento.
La puesta en servicio debe realizarse según un programa basado en el estudio de los esquemas y en el conocimiento del funcionamiento y de las limitaciones de los contactores. Realice las siguientes operaciones:
1) Accione los contactores sin tensión, probándolos a mano, para comprobar que los
movimientos están libres de impedimento y que la presión de los contactos es adecuada.
2) Compruebe que las regulaciones de los relés de protección y los fusibles, corresponden a los motores protegidos.
3) Compruebe que las secciones de los cables de alimentación, corresponden a las normalizadas, para las potencias de los motores accionados por los contactores.
4) Compruebe que sea correcto el paso de conductores de entrada y salida, así como su
conexión a los bornes correspondientes.
5) Compruebe que las cámaras de extinción de arcos estén en posición de trabajo, antes de la puesta en marcha de los contactores correspondientes.
AUTOEVALUACIÓN
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EVALUACIÓN
1. Los contactores se pueden clasificar según distintos criterios, Por el tipo de accionamiento: Contactores electromagnéticos: ___________________________________________________ Contactores electromecánicos: ____________________________________________________ Contactores neumáticos: _________________________________________________________ Contactores hidráulicos: __________________________________________________________ 2. Los contactos _______________ están diseñados para abrir y cerrar los circuitos de potencia: A) Auxiliares
B) Principales
C) Electromagnético D) Hidráulicos
3. El ______________ es un dispositivo utilizado para evitar corrientes elevadas de arranque en motores trifásicos con carga, y permite elevar el par de arranque del motor.
A) Interruptor de dos polos B) Guardamotor
C) Interruptor de tres polos D) Conmutador estrella triangulo
4. Los contactores _______________ son accionados por medio de resortes, balancines, etc. A) Electromecánicos
B) Electromagnéticos C) Neumáticos
D) Hidráulicos
5. El contactor electromagnético es un aparato mecánico de conexión controlado mediante: C) electroimán
D) electroestática C) electrodinámica D) Hidráulica
6. La función de los polos consiste en ________________ la corriente dentro del circuito de potencia. Están dimensionados para que pase la corriente nominal del contactor en servicio permanente sin calentamientos anómalos.
A) mover, quitar B) aislar, interrumpir C) establecer. Interrumpir
D) medir, establecer
7. Los contactos auxiliares realizan las funciones de automantenimiento, esclavización, enclavamiento de los contactores y señalización. Existen tres tipos básicos:
A) Contactos de cierre NA B) Contactos de calor
C) Contactos de apertura NC D) Contactos NA/NC.
COMPLETANDO ORACIONES
Pruebe sus conocimientos completando las siguientes oraciones:
1) Tenga siempre en cuenta que la maniobra de _______________________ para ajustar las tensiones, ha de efectuarse cuando el aparato está totalmente fuera de servicio, con el primario y el secundario desconectados.
2) Elegir un contactor para una aplicación concreta significa fijar la ___________________ para establecer, _____________________________ en el receptor que se desea controlar, en unas condiciones de utilización establecidas, sin recalentamientos ni desgaste excesivo de los contactos.
3) Para elegir correctamente el contactor hay que tener en cuenta:
_________________________ del receptor que se desea controlar: intensidad y tipo de corriente, tensión, etc.,
Las condiciones de explotación: _________________________________, corte en vacío oen carga, categoría de empleo, etc.,
Las condiciones del entorno: _______________________________________________, etc.4) La función de los ____________________________________ dentro del circuito de potencia. Están dimensionados para que pase la corriente nominal del contactor en servicio permanente sin calentamientos anómalos. _________________________________. Esta última incluye unos resortes que transmiten la presión correcta a los contactos que están fabricados con una aleación de plata con una excepcional resistencia a la oxidación, mecánica y al arco
5) El electroimán es el elemento motor del contactor. Sus
elementos________________________. Se presenta bajo distintas formas en función del tipo de contactor e incluso del tipo de corriente de alimentación, alterna o continua. El circuito magnético
_____________________________________________ que evita que se produzcan
remanencias. Se obtiene retirando el metal o intercalando un material Amagnético
6) El ___________________________________________ de conexión controlado mediante electroimán. Cuando la bobina del electroimán está bajo tensión, el contactor se cierra, estableciendo a través de los polos o contactos, un circuito entre la red de alimentación y el receptor. El ___________________________________, que solo tiene dos posiciones; ______________ La operación de abrir, o cerrar, un circuito puede efectuarse, indistintamente, en vacío, o en carga. ____________________________________________, igualmente tiene que ser rápida, para evitar la formación del arco; que deformaría los contactos, de tal manera que,
incluso, puede llegar a destruirlo del todo. Para evitar
2.00TECNOLOGÍA ESPECÍFICA Y CONOCIMIENTOS APLICADOS:
2.01 PROTECCIÓN CONTRA LAS SOBRECARGAS
Los fallos más habituales en las máquinas son las sobrecargas, que se manifiestan a través de un aumento de la corriente absorbida por el motor y de ciertos efectos térmicos. Cada vez que se sobrepasa la temperatura límite de funcionamiento, los aislantes se desgastan prematuramente, acortando su vida útil. Por ejemplo, cuando la temperatura de funcionamiento de un motor en régimen permanente sobrepasa en 10 °C la temperatura definida por el tipo de aislamiento, la vida útil del motor se reduce un 50%.
Conviene señalar, no obstante, que cuando se produce un calentamiento excesivo como consecuencia de una sobrecarga, los efectos negativos no son inmediatos, siempre que ésta tenga una duración limitada y no se repita muy a menudo.
Se deduce que la correcta protección contra las sobrecargas resulta imprescindible para:
Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en condiciones de calentamiento anómalas
Garantizar la continuidad de explotación de las máquinas o las instalaciones evitando paradas imprevistas
Volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las mejores condiciones deseguridad posibles para los equipos y las personas.
El sistema de protección contra las sobrecargas debe elegirse en función del nivel de protección deseado:
1. Relés térmicos de biláminas
2. Relés de sondas para termistancias PTC 3. Relés de máxima corriente
Esta protección también puede estar integrada en aparatos de funciones múltiples, como los disyuntores motores
2.02 LOS RELÉS TÉRMICOS DE BILÁMINAS
Los relés térmicos de biláminas son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas débiles y prolongadas. Se pueden utilizar en corriente alterna o continua. Sus características más habituales son:
Tripolares
Compensados, es decir, insensibles a los cambios de la temperatura ambiente,
Sensibles a una pérdida de fase , por lo que evitan el funcionamiento monofásico del motor,
Rearme automático o manual,
Graduación en “amperios motor”: visualización directa en el relé de la corriente indicada en la placa de características del motor.2.04 COMPENSACIÓN DE LA TEMPERATURA AMBIENTE
La curvatura que adoptan las biláminas no sólo se debe al calentamiento que provoca la corriente que circula en las fases, sino también a los cambios de la temperatura ambiente. Este factor ambiental se corrige con una biláminas de compensación sensible únicamente a los cambios de la temperatura ambiente y que está montada en oposición a las biláminas principales.
2.05 DETECCIÓN DE UNA PÉRDIDA DE FASE
Este dispositivo provoca el disparo del relé en caso de ausencia de corriente en una fase
(funcionamiento monofásico). Lo componen dos regletas que se mueven solidariamente con
las biláminas. La bilámina correspondiente a la fase no alimentada no se deforma y bloquea el movimiento de una de las dos regletas, provocando el disparo.
2.06 CLASES DE DISPARO
Los relés térmicos se utilizan para proteger los motores de las sobrecargas, pero durante la fase
corriente, y activarse únicamente si dicho pico, es decir la duración del arranque, resulta
excesivamente larga.
La duración del arranque normal del motor es distinta para cada aplicación; puede ser de tan sólo unos segundos (arranque en vacío, bajo par resistente de la máquina arrastrada, etc.) o de varias decenas de segundos (máquina arrastrada con mucha inercia), por lo que es necesario contar con relés adaptados a la duración de arranque. La norma IEC 947-4-1-1 responde a esta necesidad definiendo tres tipos de disparo para los relés de protección térmica:
• Relés de clase 10
Válidos para todas las aplicaciones corrientes con una duración de arranque inferior a 10 segundos.
• Relés de clase 20
Admiten arranques de hasta 20 segundos de duración.
• Relés de clase 30
AUTOEVALUACIÓN
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EVALUACIÓN
1. Cuál de los sistema de protección contra las sobrecargas no pertenece A. Relés térmicos de biláminas
B. Relés de sondas para termistancias PTC C. Relés de máxima corriente
D. Relés de mínima corriente
2. La correcta protección contra las sobrecargas resulta imprescindible para(señale la incorrecta): A. Optimizar la durabilidad de los motores
B. Garantizar la continuidad
C. Volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez E. Ahorro de energía eléctrica
3. Los relés térmicos de _________ son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas débiles y prolongadas:
A) Interruptor de dos polos B) Guardamotor
C) Interruptor de tres polos D) Biláminas
4. Los relés térmicos Tripolares poseen A) Bobinas
B) Biláminas C) Resortes
D) Polos de sombra
5. Mencione cual no es una clase de disparo del relé térmico: A) Relés de clase 10
B) Relés de clase 20 C) Relés de clase 30 D) Relés de clase 40
6. Las características más habituales del relé térmico son: C) Compensados
D) Sensibles a una pérdida de fase C) Graduación en “amperios motor” D) Interruptores
COMPLETANDO ORACIONES
Pruebe sus conocimientos completando las siguientes oraciones:
1) Los fallos más habituales en las máquinas son _____________, que se manifiestan a través de un aumento de la _____________ por el motor y de ciertos efectos térmicos.
Cada vez que se sobrepasa la temperatura límite de funcionamiento, los _________ se desgastan prematuramente, acortando su vida útil.
2) Los relés térmicos Tripolares poseen ____________ compuestas cada una por dos metales con ______________________ muy diferentes unidos mediante laminación y rodeadas de un bobinado de ____________.Cada bobinado de calentamiento está conectado en serie a una fase del motor. La corriente absorbida por el ________calienta los bobinados, haciendo que las biláminas se deformen en _________________________ según la intensidad de dicha corriente. La deformación de las biláminas provoca a su vez el _______________________ de una leva o de un árbol unido al dispositivo de disparo.
3) Si la ______________ por el receptor supera el valor de reglaje del relé, las biláminas se deformarán lo bastante como para que la pieza a la que están unidas las partes móviles de los contactos se libere del ______________.Este movimiento causa la apertura brusca del contacto del relé intercalado en el circuito de la bobina del contactor y el cierre del contacto de señalización. El rearme no será posible hasta que se ________________.
4) La curvatura que adoptan ______________________ se debe al ___________ que provoca la corriente que circula en _______, sino también a los cambios de la _________. Este factor ambiental se corrige con una ________________________ sensible únicamente a los cambios de la temperatura ambiente y que está montada en _________________ principales.
5) Este __________________________________ en caso de ausencia de corriente en una fase ________________Lo componen dos regletas que se mueven solidariamente con las biláminas. La bilámina correspondiente a la fase no alimentada ____________________ el movimiento de
una de ____________, provocando el disparo.
6) Los ____________ se utilizan para proteger los motores de ____________, pero durante la fase de _________deben permitir que pase la sobrecarga temporal que provoca el ______________, y activarse únicamente si dicho pico, es decir la __________, resulta excesivamente larga.
6) Los ______________ se utilizan para proteger los motores de las___________, pero durante la fase de arranque deben permitir que pase _________________ que provoca _______ de corriente, y activarse únicamente si dicho _________, es decir la duración del arranque, resulta _____________. La duración del ______________________________ es distinta para cada aplicación; puede ser de tan sólo _______________ (arranque en vacío, bajo par resistente de la máquina arrastrada, etc.) ____________________________ (máquina arrastrada con mucha inercia), por lo que es necesario contar.
3.00 TECNOLOGÍA ESPECÍFICA Y CONOCIMIENTOS APLICADOS:
3.01 PULSADORES
Dentro de lo que es el mando eléctrico, se ha de incluir las botoneras. La botonera de marcha y paro, es la más común de todas. Consta de un pulsador normalmente abierto para la puesta en marcha, y otro pulsador normalmente cerrado para el paro.
En los botones se reserva el color rojo para el paro, el de marcha, puede ser, verde, negro, suelen venir grabado con 0 (cero) para el paro y con la letra mayúscula I (i) para la marcha.
Se llama el pulsador, a la parte exterior sobre la que se actúa y la interior, la que no se ve, bloque de contactos.
El bloque de contacto puede ser simple normalmente abierto, o normalmente cerrado. También puede ser doble, con un contacto normalmente abierto y otro contacto normalmente cerrado al pulsar se actúa sobre los dos contactos al mismo tiempo. La botonera simple puede ser de cuatro tornillos o de tres, la doble botonera de seis tornillos u ocho tornillos.
En este campo de los pulsadores existe mucha variación, los ingenieros han trabajado muy a fondo para conseguir dar muchas soluciones al mando a distancia. Por ejemplo en un solo taladro han conseguido colocar: Un pulsador de marcha, un pulsador de paro y una lámpara piloto.
3.02 ACCIONAMIENTO DE LA BOTONERA
La operación de pulsar un contacto puede tener distintas soluciones, por ejemplo: Las botoneras
salientes son rápidas de accionar pero tiene el inconveniente de que se pueden pulsar por accidente, en este caso los pulsadores embutidos son una buena solución, aunque el mando
giratorio es una solución aún mejor.
Para evitar que personas no autorizadas pongan en marcha una máquina los pulsadores con lleve son un buen seguro siempre que no se trate de una seguridad total. El mando por puntos es una botonera que puede girarse pero que solo actúa en el punto que se haya seleccionado previamente.
BOTONERA SIMPLE DE TRES TORNILLOS BOTONERA DE MARCHA Y PARO
CAJAS PARA BOTONERAS
La botonera de seta, es un paro de emergencia que puede pulsar cualquier persona, al apretarlo, el pulsador queda retenido y deja descontado el contactor. Para volver a poner en funcionamiento es preciso sacar el pulsador de paro girando este en el sentido que indica la flecha grabada en el frente.
3.03 INSCRIPCIONES
Cuando en una botonera existen muchos botones parece lógico que cada botón debe de llevar su inscripción, el inconveniente es que cuando se ponga una inscripción esta no se borre, o se caiga. El fabricante para esto tiene pocas soluciones, es preciso llevar a un grabador las placas del pulsador para solucionar este importante problema.
3.04 COLORES NORMALIZADOS PARA SEÑALIZACIÓN PULSADORES LUMINOSOS
• Rojo (no se recomienda): Indicará situación de PARO o fuera de tensión
• Verde: Situación de MARCHA. Funcionamiento en ciclo de trabajo • Amarillo: ATENCIÓN. Puede utilizarse para evitar condiciones peligrosas. Ej.: Exceso de temperatura
• Blanco: CONFIRMACIÓN. Situación de marcha especial. Ej.: Funcionamiento fuera del ciclo de trabajo
• Azul: Cualquier función no prevista en las anteriores LÁMPARAS
• Rojo: PELIGRO. ALARMA. Cualquier situación de mal funcionamiento y/o que requiera atención inmediata.
• Verde: Funcionamiento correcto. Máquina bajo tensión
• Amarillo: ATENCIÓN. PRECAUCIÓN. Cambio inmediato de condiciones en un ciclo automático.
3.05 MEDIDAS
DE SEGURIDAD
El mantenimiento preventivo a los accesorios se hará, siempre que sea posible, con la instalación desconectada, es decir, sin tensión. Por tanto, en el caso de una empresa industrial este trabajo se hará aprovechando las paradas de producción o en un día festivo.
AUTOEVALUACIÓN
1. De acuerdo a los colores normalizados para lámparas y pulsadores, el color _____________ se aplica a una intervención para interrumpir condiciones anómalas o no deseadas.
A) Rojo B) Negro C) Amarillo D) Verde
2. En las luces piloto y pulsadores, el color _________ significa accionamiento en caso de peligro y se aplica en paros de emergencias y extinción de incendios.
A) Azul B) Rojo C) Negro D) Verde
3. La botonera ___________, es la más común de todas. Consta de un pulsador ______________ para la puesta en marcha, y otro pulsador _____________ para el paro.
4. La operación de pulsar un contacto puede tener distintas soluciones, por ejemplo: Las botoneras salientes _________________ pero tiene el inconveniente de que ________________, en este caso los _____________ son una buena solución, aunque él _________ es una solución aún mejor.
5. indique los colores normalizados para señalización
6. Grafique la simbología de los pulsadores y una comparación entre la norma americana y europea
Trabajo De Investigación
En grupos de cuatro participantes, realicen una investigación bibliográfica sobre los tipos de pulsadores que existen, de acuerdo a la siguiente clasificación:
a. Según el tipo de salida (abierto, cerrado), b. Según la operación de pulsar
c. Según color
Indiquen lo siguiente:
Definición y descripción de cada uno de los tipos pulsadores
Función de cada uno de los pulsadores.
Explicación de la aplicación de cada de los pulsadores
4.00 TECNOLOGÍA ESPECÍFICA Y CONOCIMIENTOS APLICADOS: EL MOTOR
ELÉCTRICO
4.01 INTRODUCCION
El principio de funcionamiento del motor eléctrico asíncrono se basa en el concepto de campo magnético giratorio.
El descubrimiento original fue publicado en 1888 por el profesor Galileo Ferraris en Italia y por Nikola Tesla en los EEUU.
Ambos diseños de motores asíncronos se basaban en la producción de campos magnéticos giratorios con sistemas bifásicos, es decir, utilizando dos bobinas a 90º.
El motor bifásico de Ferraris tenía un rotor en forma de disco de cobre, por lo que se desarrollaba una potencia muy baja y no tenía interés comercial, sin embargo tesla que dio a conocer su motor dos meses más tarde que Ferraris utilizo devanados tanto en el estator como en el rotor, logrando con ello un motor mas practico, y de ahí que se considere a Tesla como el inventor de este tipo de maquinas
Las patentes de Tesla fueron adquiridas por G. Westinghouse, quién construyo en sus fabricas motores bifásicos que puso en el mercado alrededor de 1890.
En el año 1891 Dobrowolsky presento en la exposición de Frankfurt un motor asíncrono con rotor devanado, en 1893 Dobrowolsky había desarrollado también motores asíncronos con doble jaula de ardilla
A principios del siglo XX se impuso el sistema trifásico europeo frente al bifásico americano, por lo que las maquinas asíncronas empezaron a ser (y son) trifásicas
4.02 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS
La maquina asíncrona o de inducción al igual que cualquier otro dispositivo de conversión electromecánica de la energía de tipo rotativo, está formada por un estator y un rotor.
En le estator se coloca normalmente el inductor, alimentado por una red monofásica o trifásica. El rotor es el inducido y las corrientes que circulan por el aparecen como consecuencia de la interacción con el flujo del estator. Dependiendo el tipo de rotor, estas maquinas se clasifican en:
Rotor en jaula de ardilla o en cortocircuito Rotor devanado o con anillos
El estator está formado por un apilamiento de chapas de acero al silicio que disponen de unas ranuras en su periferia interior en las que se sitúa un devanado trifásico distribuido, alimentado por una corriente del mismo tipo .el estator está rodeado por la carcasa ubicándose en esta las correspondientes patas de fijación y los anillos o cáncamos de elevación y transporte.
El rotor está constituido por un conjunto de chapas apiladas, formando un cilindro .en el tipo en forma de jaula de ardilla se tiene una serie de conductores de cobre o de aluminio puestos en cortocircuito por dos anillos laterales (el nombre de la jaula proviene del aspecto que tomaría este devanado si se omitiera el apilamiento de hierro).en el caso de rotor devanado o con anillos ,se tiene un arrollamiento trifásico, similar situado en el estator, en el que las tres fases se conectan por un lado en estrella.
La maquina asíncrona además de disponer de un estator y rotor, está dotada de otros elementos mecánicos necesarios para su funcionamiento: tapas, rodamientos, carcasa .en los motores de mediana y gran potencia existe un ventilador en el eje, cuya misión es producir una refrigeración forzada de la maquina, a veces la carcasa es en forma ondulada para mejorar la evacuación del calor.
Un detalle importante a considerar en los motores asíncronos trifásicos es la disposición de los terminales del devanado del estator en la llamada caja de bornes de la maquina. A esta caja o placa se llevan los extremos de los bobinados .de acuerdo a la norma UNE-EN 60034-8, se
designan con las letras U1 V1 W1 (antiguamente U, V y W) y los extremos finales con U2, V2, W2
(antiguamente X, Y, Z) respectivamente.
Los esquemas desarrollados en ambas conexiones se muestran en la figura 4.4
La conexión en estrella se emplea cuando la maquina ha de conectarse a la tensión más elevada indicada en sus placas de característica, utilizando la conexión en triangulo para la tensión más baja
Por ejemplo se tiene un motor asíncrono trifásico cuya placa aparecen los valores 30HP 220/380 V, 69.2/40 A, 1450 r.p.m. quiere decir que se puede conectar a una red de 220 V ,disponiendo
sus terminales en triangulo (tensión más baja) entonces absorbe a plena carga una corriente
de línea de 69.2 A, también se puede alimentar por una red de 380 V, para ello a de conectarse
los devanados en estrella (tensión más alta),de tal forma que entonces la maquina consume
una corriente (a plena carga) de 40 A
Para invertir el sentido de giro del motor es preciso cambiar el sentido del movimiento del campo giratorio .lo cual se logra intercambiando entre si dos cualesquiera de los cables que se unen a la red de alimentación. En la figura 4.6 se muestra una serie de conexiones típicas, indicando los sentidos de giro correspondientes.Las tensiones de trabajo de los motores oscilan entre 220,380 y 500 V.
Cuando las potencias necesarias son más elevadas es conveniente emplear maquinas alimentadas por redes de A.T. y es frecuente en grandes motores utilizar tensiones del, orden de 3 kV a 6 kV, cubriendo una gama de potencias entre 200 y 20 000 kW
4.03 MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS
Los motores asíncronos trifásicos de jaula se encuentran entre los más utilizados para el
accionamiento de máquinas.
El uso de estos motores se impone en la mayoría de las aplicaciones debido a las ventajas que conllevan: robustez, sencillez de mantenimiento, facilidad de instalación, bajo coste.
4.04 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El principio de funcionamiento de un motor asíncrono se basa en
la creación de corriente inducida en un conductor cuando éste corta las líneas de fuerza de un campo magnético, de donde proviene el nombre “motor de inducción”.
Imagine una espira ABCD en cortocircuito situada en un campo magnético B y móvil alrededor de un eje xy.
Si se hace girar el campo magnético en el sentido de las agujas del reloj, la espira queda sometida a un flujo variable y se convierte en el soporte de una fuerza electromotriz inducida que origina una corriente inducida i (ley de Faraday). Es posible definir el sentido de la corriente de los
conductores activos AB y CD mediante la aplicación de la regla de los tres dedos de la mano izquierda. La corriente inducida circula de A a B en el conductor AB y de C a D en el
conductor CD.
Según la ley de Lenz, el sentido de la corriente es tal que se opone por su acción electromagnética a su causa de origen.
Cada uno de los dos conductores se somete por tanto a una fuerza F, en sentido opuesto a su desplazamiento relativo con respecto al campo inductor.
La regla de los tres dedos de la mano derecha (acción del campo sobre una corriente) permite definir fácilmente el sentido de la fuerza F que se aplica a cada conductor. El pulgar se sitúa en el sentido del campo del inductor. El índice indica el sentido de la fuerza. El dedo del corazón se sitúa en el sentido de la corriente inducida. Por tanto, la espira se
somete a un par que provoca su rotación en el mismo sentido que el campo inductor, denominado campo giratorio.
4.05 CREACIÓN DEL CAMPO GIRATORIO
Tres devanados, con un desfase geométrico de 120º, se alimentan de sendas fases de una
red trifásica alterna. Los devanados reciben corrientes alternas de idéntico desfase eléctrico que producen un campo magnético alterno sinusoidal
El campo que genera cada devanado es el resultado de dos campos que giran en sentido
inverso y cuyo valor constante equivale a la mitad del valor del campo máximo. En un
momento dado t1 del período, los campos que produce cada devanado pueden representarse de la siguiente manera:
El campo H1 disminuye. Los 2 campos que lo componen tienden a alejarse del eje OH1,
El campo H2 aumenta. Los 2 campos que lo componen tienden a aproximarse al eje OH2,
El campo H3 aumenta. Los dos campos que lo componen tienden a aproximarse al eje OH3.El flujo correspondiente a la fase 3 es negativo. Por tanto, el sentido del campo es opuesto al de la bobina.
La superposición de los tres diagramas permite constatar lo siguiente:
Los tres campos que giran en el sentido inverso al de las agujas del reloj están desfasados
Los tres campos que giran en el sentido de las agujas del reloj se superponen.Este campo completa una vuelta por cada período de corriente de alimentación. Su velocidad es una función de la frecuencia de la red (f) y del número
de pares de polos (p).
4.06 MAGNITUDES MECÁNICAS Y ELÉCTRICAS EN LOS MOTORES TRIFÁSICOS
Los factores más importantes para la valoración y selección de los motores es el factor de potencia (cos θ), el rendimiento , la intensidad de la corriente I, la tensión V, la frecuencia de giro n, y la potencia P.
4.06.1 FRECUENCIA DE GIRO
En los motores suele indicarse la frecuencia de giro, que es el número de revoluciones del rotor en un tiempo determinado. Es frecuente tomar el tiempo transcurrido como un minuto.
Frecuencia de giro = No. de revoluciones Tiempo transcurrido Frecuencia (f) = 1 ciclo
Período Frecuencia de giro = n dada en R.P.M. n = 60s x f = R.P.M.
1 m
En las máquinas eléctricas se suele indicar la frecuencia de giro n, en R.P.M.
En aplicaciones técnicas se emplean diversos instrumentos para medir la frecuencia de giro. El
más sencillo es el tacómetro de mano, con el que puede medirse directamente la frecuencia de giro, conectando simplemente el instrumento al eje de la máquina.
REGLA DE LOS TRES DEDOS PRINCIPIO DE UN MOTOR ASINCRONO TRIFASICO
4.06.2 PAR
Se genera un momento de giro cuando una fuerza se
aplica fuera del centro de giro de un cuerpo. El producto de
la fuerza F (medida en Newton) por un radio r (medida en metros) del brazo de palanca se denomina par M de la fuerza. Par: Símbolo M
M = F * r [M] =N * m
Cuando los pares de giro a la derecha y los de giro a la izquierda son iguales, la palanca se encuentra en equilibrio, o sea, en reposo. Si los dos pares son diferentes, la palanca girará en el sentido del par mayor.
En las máquinas eléctricas rotativas, también se representan por pares 4.06.3 POTENCIA
La potencia mecánica de los motores se expresa, ya sea en caballos de fuerza (HP) o en Kilowatts. La relación entre estas cantidades está dada por la expresión:
HP = Kilowatts 0.746
Dos son los factores importantes que determinan la potencia mecánica de salida en los motores: el par y la velocidad.
Se define la potencia como el cociente del trabajo W (Medido en Joule) por el tiempo t (medido en segundos); la ecuación de la potencia es:
P = W / t
Donde:
P es la potencia, en vatios [W], W es el trabajo en joules [J],
T es el tiempo que se emplea para efectuar el trabajo, en segundos [s]
Se mide generalmente en joules por segundo (watts), pero también puede medirse en el sistema inglés en libra pie por segundo (lb p/s) o en caballos de fuerza (HP).
Un caballo de fuerza es la unidad de potencia igual a:
746 Watts o 3300 lb – pie por minuto o 550 lb – pie por segundo.
Un Watt (vatio), es la unidad base de la potencia eléctrica, en los motores grandes la potencia se indica en Kilowatts (Kw), por ejemplo, la salida de un motor de 5 HP es 3.73 Kw,
ya que:
5 HP 746 w = 3,730 w = 3.73 Kw 1HP
4.06.4 PARES DE POLOS
Una barra de un imán consta de dos polos: Norte (N) y Sur (S), también puede decirse que la barra de un imán consta de un par de polos.
Las frecuencias siempre viene registrada en los datos de placa de características del motor, y debido a que la misma depende del número de polos, es relativamente fácil calcular el número de éstos, a
partir de la frecuencia.
La ecuación para calcular los números de polos de una máquina rotativa es la siguiente: N de polos = 120 * f
n
Y para calcular los pares de polos la ecuación es: p = No. de polos = 120 * f = 60f 2 2n n Donde:
p : es el número de pares de polos “no tiene unidades de medida” No: de polos (es el número de polos) “no tiene unidades de medida” f : es la frecuencia eléctrica en Hz
n : es la frecuencia de giro en rad/s 120 y 60 son constantes
4.06.5 RENDIMIENTO
La corriente calienta los hilos del devanado; el material del núcleo y los polos se calientan también por magnetización. Además aparecen rozamientos de cojinetes y corrientes de aire. La cantidad de energía desperdiciada en los efectos secundarios se designa como pérdidas. Sólo una parte de la energía primitiva se transforma en la energía deseada; otra parte
se transforma en pérdidas de energía, generalmente como calor.
En general, la relación entre utilización y consumo se designa como rendimiento h. Si se compara la potencia de salida (potencia utilizable) con la potencia de entrada (potencia aplicada), el rendimiento o eficiencia es la relación entre potencia de salida y potencia de entrada.
Es importante que ambas potencias deban estar expresadas en las mismas unidades.
= rendimiento
Ps = potencia de salida Pe = potencia de entrada
El rendimiento puede ser dado como un número decimal o en tanto por ciento (%). Como la potencia de salida es siempre menor que la potencia de entrada, el rendimiento es siempre
menor que 1 o que el 100%.
Ejemplo: un motor consume 5 kW de potencia eléctrica y produce 4 kW de potencia mecánica. ¿Cuál es su rendimiento?
= Ps = 4kW = 0.8 ó 0.8 x 100 = 80% Pe 5kW
4.06.6 FRECUENCIA DE RED (HZ)
La frecuencia de la corriente alterna queda definida por la rapidez con la que se repite cada período; concretamente, la
frecuencia mide el número de períodos comprendidos en un tiempo de t = 1 segundo.
La frecuencia se representa por la letra f, y se mide en Hercios o Hertz, unidad que se suele representar por Hz.
La frecuencia puede expresarse fácilmente, si en lugar de un tiempo cualquiera se toma el tiempo exacto T de un período. El número de ciclos será entonces 1.
Frecuencia = Un ciclo Período
Las frecuencias usuales son de 50 y de 60 Hz. El período T en segundos, es el tiempo que dura una revolución, una vuelta completa o un ciclo (es una oscilación completa de una tensión o una corriente alterna)
.
Ciclo: la curva representada en la figura representa una oscilación. Después de los 360° la curva vuelve a empezar. Este fenómeno es, pues, periódico, ya que se repite cuando se suceden varias oscilaciones.
4.06.7 DESLIZAMIENTO
El par motor sólo puede existir cuando una corriente inducida circula por la espira. Para ello es necesario que exista un movimiento relativo entre los conductores activos y el campo giratorio.
Por tanto, la espira debe girar a una velocidad inferior a la de sincronización, lo que explica
que un motor eléctrico basado en el principio anteriormente descrito se denomine “motor asíncrono”. La diferencia entre la velocidad de sincronización y la de la espira se denomina
“deslizamiento” y se expresa en %.
El deslizamiento en régimen estable varía en función de la carga del motor.
4.06.8 VELOCIDAD DE SINCRONISMO
La velocidad de sincronismo de los motores asíncronos trifásicos es proporcional a la frecuencia de la corriente de alimentación e inversamente proporcional al número de pares de polos que forman el estator.
Donde:
Ns: Velocidad de sincronismo en rpm. f : Frecuencia en Hz .p : Número de pares de polos.
En la tabla se indican las velocidades del campo giratorio o velocidades de sincronismo, en función del número de pares de polos, para cada una de las frecuencias industriales de 50 Hz, 60 Hz y 100 Hz y también ejemplos de velocidades asincrónicas.
En la práctica no siempre es posible aumentar la velocidad de un motor asíncrono alimentándolo a una frecuencia superior a la prevista, aún adaptando la tensión. En efecto, se necesita comprobar si su diseño mecánico y eléctrico lo permiten.
4.07 COMPOSICIÓN DEL MOTOR ELÉCTRICO
Un motor asíncrono trifásico consta de dos partes principales:
Un inductor, o estator,
Un inducido, o rotor.4.8 EL ESTATOR
Es la parte fija del motor. Una carcasa de metal fundido o de
aleación ligera encierra una corona de chapas delgadas (del orden de 0,5 mm de espesor) de acero al silicio. Las chapas quedan aisladas entre sí por oxidación o por barniz aislante.
La “foliación” del circuito magnético reduce las pérdidas por
histéresis y por corrientes de Foucault.
Las chapas disponen de ranuras en las que se sitúan los devanados estatóricos que producen el campo giratorio (tres devanados en el caso de un motor trifásico). Cada devanado
se compone de varias bobinas. El modo de acoplamiento de las bobinas entre sí determina el número de pares de polos del motor y, por tanto, la velocidad de rotación.
4.09 EL ROTOR
Es la parte móvil del motor. Al igual que el circuito magnético del estator, se compone de un
apilamiento de chapas delgadas aisladas entre sí que forman un cilindro sobre el eje del motor
4.10 ROTOR DE JAULA
4.10.1 Rotor de jaula simple
Existen unas ranuras ubicadas hacia el exterior del
cilindro en los que se sitúan los conductores conectados a cada extremidad por medio de una corona metálica y sobre los que se aplica el par motor
que genera el campo giratorio. Los conductores se
inclinan ligeramente con respecto al eje del motor para que el par sea regular. El conjunto tiene el aspecto de una jaula, lo que explica el nombre de este
tipo de rotor.
En motores pequeños, la jaula está totalmente moldeada. Normalmente, se utiliza aluminio inyectado a presión. Las aletas de refrigeración, hacen masa con el rotor.
El par de arranque de estos motores es relativamente débil y la corriente que se absorbe durante la puesta bajo tensión es muy superior a la corriente nominal.
4.10.2 Rotor de doble jaula
Este es el tipo de rotor más utilizado. Consta de dos jaulas concéntricas, una exterior de gran
resistencia y otra interior más débil. Al iniciarse el arranque, dado que el flujo es de elevada frecuencia, las corrientes inducidas se oponen a su penetración en la jaula interior.
Al finalizar el arranque, el motor pasa a comportarse como si constara de una sola jaula poco. La velocidad sólo es ligeramente inferior a la del motor de jaula simple.
4.10.3 Rotor de jaula resistente
El rotor resistente existe principalmente en jaula simple. En general, la jaula queda cerrada por dos anillos de acero inoxidable resistente. Ciertos motores son de tipo motoventilado.
El rendimiento de los motores de jaula resistente es inferior, pero la variación de la velocidad puede obtenerse alterando únicamente la tensión. Por lo demás, su par de arranque es bueno.
4.11 EL ROTOR BOBINA (ROTOR DE ANILLOS)
Unos devanados idénticos a los del estator se sitúan en las ranuras de la periferia del rotor, que generalmente es trifásico.
Una de las extremidades de cada uno de los devanados está unida a un punto común (acoplamiento en estrella).
Varias escobillas de grafito conectadas al dispositivo de arranque frotan los anillos.
Dependiendo del valor de las resistencias insertadas en el circuito rotórico, este tipo de motor puede desarrollar un par de arranque que alcanza 2,5 veces el valor del par nominal. La punta de corriente durante el arranque es prácticamente igual a la del par.
4.12 CONSECUENCIAS DE LA VARIACIÓN DE TENSIÓN
Velocidad
Las variaciones de tensión no alteran la velocidad de sincronización.
Sin embargo, los aumentos de tensión implican la disminución del deslizamiento en el caso de
un motor en carga. Este fenómeno queda limitado por la saturación de la máquina. Por el contrario, al disminuir la tensión de alimentación, el motor gira a menor velocidad.
4.13 CONSECUENCIAS DE LA VARIACIÓN DE FRECUENCIA
Par
En los motores asíncronos, el flujo es proporcional a la corriente para una frecuencia dada.
Trabajar a un par constante siempre que sea posible aumentar U hasta la tensión nominal. Por lo demás, siempre es posible aumentar la frecuencia, pero, al disminuir la corriente, el par
disminuye igualmente. Corriente de arranque
Varía proporcionalmente a la tensión de alimentación. Cuando ésta es superior, aumenta la
corriente absorbida durante el arranque.
Con respecto a las soluciones clásicas (de 6 a 8 veces la corriente nominal), al tiempo que se desarrolla un par de arranque importante.
Velocidad
La velocidad de sincronización de los motores asíncronos es proporcional a la frecuencia.
Esta propiedad suele utilizarse para funcionar a muy alta velocidad los motores especialmente diseñados para una alimentación, por ejemplo, a 400 Hz (rectificadoras, aparatos de laboratorio o quirúrgicos, etc.). También es posible obtener una velocidad variable mediante la regulación de la frecuencia.
4.14 DEFINICIÓN DE MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO
Es una máquina eléctrica rotativa, capaz de convertir la energía eléctrica trifásica suministrada, en energía mecánica. La energía eléctrica trifásica origina campos magnéticos rotativos en el bobinado del estator (o parte fija del motor).
4.15 CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS
Un motor eléctrico es esencialmente una máquina que convierte energía eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos.
Debido a que son muchos y variados los tipos de motores eléctricos, existen numerosas formas de catalogarlos. A continuación se muestran algunas de las formas más usuales:
Por su alimentación eléctrica
Por el número de fases en su alimentación
Corriente Directa.- la corriente no varía en el tiempo Motores
Eléctricos Corriente Alterna.- la corriente varía con respecto al tiempo Universales.- Son De Velocidad Variable
Rotor Devanado Repulsion
Jaula de Ardilla Tienen problemas para arrancar Monofasico – Tienen devanados de arranque
1 fase Fase Fase Partida Con Condensador Partida Tienen devanado de arranque Polo De Sombra Histeresis
Motores
Eléctricos
Rotor Devanado Solo tienen devanado de regimen de trabajo Bifásico- 2 fases
Jaula de Ardilla No tienen Devanado de arranque
Rotor Devanado Solo tiene devanado de regimen o trabajo Trifasico – 3 fases
Rotor Devanado No tiene devanado de arranque
CLASIFICACION POR EL NÚMERO DE FASES DE ALIMENTACION
4.16 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE MOTORES TRIFÁSICOS
En los generadores y motores para corriente trifásica se originan campos rotativos. Si el rotor tiene la misma velocidad de giro que el campo rotativo del estator, se dice que la máquina eléctrica rotativa trifásica (generador o motor) es síncrona.
Si, por el contrario, el rotor tiene una velocidad de giro mayor o menor que dicho campo rotativo, la máquina eléctrica rotativa se llama asíncrona.
Por tanto, las máquinas eléctricas rotativas ya sea motor o generador se dividen en dos grandes grupos que son: las máquinas síncronas y las máquinas asíncronas o de inducción.
Existen básicamente tres tipos de motores eléctricos:
4.16.1 Los Motores de Corriente Directa [C.D.] o Corriente Continua [C.C.]
Se utilizan en casos en los que es importante el poder regular continuamente la velocidad del motor, además, se utilizan en aquellos casos en los que es imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores accionados por pilas o baterías. Este tipo de motores debe de tener en el rotor y el estator el mismo número de polos y el mismo número de carbones. Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos:
• Serie • Paralelo • Mixto
4.16.2
Los Motores de Corriente Alterna [C.A.].
Son los tipos de motores más usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemas de distribución de energías “normales”. De acuerdo a su alimentación se dividen en tres tipos:
Monofásicos (1 fase) Bifásicos (2 fases) Trifásicos (3 fases)
4.16.3
Los Motores Universales.
Tienen la forma de un motor de corriente continua, la principal diferencia es que está diseñado para funcionar con corriente alterna. El inconveniente de este tipo de motores es su eficiencia, ya que es baja (del orden del 51%), pero como se utilizan en maquinas de pequeña potencia, ésta no se considera importante, además, su operación debe ser intermitente, de lo contrario, éste se quemaría. Estos motores son utilizados en taladros, aspiradoras, licuadoras, etc.
4.17
CARACTERÍSTICAS DE MOTORES TRIFÁSICOS
Los motores asíncronos y los motores síncronos, difieren unos de los otros prácticamente, por la
velocidad de sincronismo (n).
Una de las características de los motores asíncronos o de inducción es que la velocidad de
éstos es inferior a la velocidad de sincronismo, esto es debido a que el flujo creado por el
estator es más rápido que el movimiento ejercido por el rotor, por lo que este tendrá un movimiento casi constante.
Pueden mencionarse dos tipos principales de motores de inducción que son: El motor trifásico con rotor en jaula de ardilla y el
Motor trifásico con rotor bobinado con anillos rozantes,
Allí se deriva toda la gama de motores de CA conocidos. Los parámetros más importantes de cualquier motor trifásico son:
Potencia: en Watts o en HP
Factor de servicio: es la relación entre la potencia máxima verdadera de la máquina, y su potencia nominal
Por ejemplo: un motor con un factor de servicio de 1.15, puede ser operado indefinidamente sin daño, a 115% de la carga nominal. El factor de servicio de una máquina en general provee un
margen de error en el caso de que las cargas sean estimadas equivocadamente. Las
magnitudes mecánicas y eléctricas más utilizadas son:
Velocidad de giro: dada en revoluciones por segundo (R.P.M.)
Tensión de alimentación: dada como tensión nominal en la placa del motor.
Intensidad nominal: corriente de funcionamiento del motor a plena carga.
Frecuencia de suministro de la red: medida en Hz.
Posición de operación: horizontal, vertical y soportado (colgado).
Temperatura ambiente del lugar de la instalación.
Tamaños NEMA (National Electrical Manufacturers Association) y tipos de carcazas: tipo abierto, semiprotegido, a prueba de goteo, a prueba de agua, totalmente cerrado, enfriado con ventilación.Las máquinas de CA o de inducción hasta hace poco se utilizaban casi exclusivamente para aplicaciones a velocidad constante, sin embargo, el gran avance conseguido en la
electrónica de potencia ha permitido la sustitución de los motores de corriente continua por los de inducción, en aplicaciones a velocidad variable.
4.18 MEDIDAS
DE SEGURIDAD
Antes de empezar un mantenimiento básico, tome todas las precauciones posibles, donde no se puedan evidenciar problemas de tipo eléctrico o mecánico en el motor. Por tanto siempre:
1) Baje todos interruptores electromagnéticos
2) Coloque un rótulo donde se indique que se está trabajando en el mantenimiento del motor. 3) Mida tensión en las terminales que alimentan al motor (estas deben indicar cero voltios).
4) Mida la intensidad en las terminales que alimentan al motor (estas deben indicar cero Amperios).
4.19 PROTECCIÓN
AMBIENTAL
Es importante contar con un plan de eliminación de desechos para contribuir con el medio ambiente, y el lugar de trabajo, es por ello que es importante tomar en cuenta las recomendaciones siguientes:
• Guarde los pedazos de alambres o cables sobrantes.
• Seleccione los diferentes tipos de materiales según estos sean vidrio, papel, plástico, cobre o aluminio; introdúzcalos en un recipiente para cada material
