NORMA TÉCNICA
NTC-IEC
COLOMBIANA
34-17
2007-12-12
MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATORIAS.
GUÍA PARA LA APLICACIÓN DE LOS MOTORES DE
INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA ALIMENTADOS
POR CONVERTIDORES
E: ROTATING ELECTRICAL MACHINES. CAGE INDUCTION MOTORS WHEN FED FROM CONVERTERS. APPLICATION GUIDE
CORRESPONDENCIA: esta norma es idéntica por traducción (IDT) de la IEC 60034-17:2006.
DESCRIPTORES: máquina eléctrica rotatoria; motor eléctrico; motor de corriente alterna; convertidor.
I.C.S.: 29.160.00
Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435
Prohibida su reproducción Tercera actualización
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-IEC 34-17 (Tercera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo de 2007-12-12. 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.
OPTIMIZACIÓN DE ENERGÍA SIEMENS
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 ANDI
ASEA BROWN BOVERI CODENSA
CONSORCIO INDUSTRIAL BALDOR ELECTRIC
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA TECNOLÓGICA DE BOLIVAR
CUMMINS API S.A DABRAS LTDA.
DISEÑOS, MONTAJES ELÉCTRICOS, COMUNICACIONES
EMPRESA DE ENERGÍA DEL PACÍFICO -EPSA-
EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA EXTRACTORES Y MOTORES INDUSTRIALES LTDA.
IME LTDA.
ISILEC INGENIERIA LTDA.
LABORATORIO TECNOELÉCTRICO LAUMAYER
LKS LTDA.
MELECTRO LTDA.
MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA U. S MOTOR
UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA - UPME
UNIVERSIDAD DE LA SALLE UNIVERSIDAD DEL NORTE UNIVERSIDAD DEL VALLE
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados
normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados.
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CONTENIDO Página ACLARACIÓN ... 1 INTRODUCCIÓN ... 1 1. OBJETO ... 2 2. REFERENCIAS NORMATIVAS ... 23. CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR ... 2
4. ESPECTRO DE FRECUENCIA DE LA TENSIÓN Y/O DE LAS CORRIENTES ... 3
5. PÉRDIDAS CAUSADAS POR LOS ARMÓNICOS ... 4
6. CORRECCIÓN DEL TORQUE DURANTE EL FUNCIONAMIENTO CON CONVERTIDOR ... 8
7. TORQUES OSCILATORIOS ... 9
8. RUIDO DE ORIGEN MAGNÉTICO ... 10
9. VIDA ÚTIL EN SERVICIO DEL SISTEMA DE AISLAMIENTO ... 11
10. CORRIENTES EN LOS COJINETES ... 13
11. INSTALACIÓN (CABLEADO, PUESTA A TIERRA, CONEXIÓN EQUIPOTENCIAL) ... 16
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Página
13. CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA ... 17
DOCUMENTO DE REFERENCIA ... 18
FIGURAS
Figura 1. Forma de onda de la corriente de fase ifase con conexión
delta para una alimentación por convertidor de corriente (ejemplo teórico) ... 3 Figura 2. Forma de onda de la tensión línea a línea ULL para alimentación
con convertidor de tensión a una frecuencia de pulsos fp = 30 x f1 (ejemplo) ... 4
Figura 3. Ejemplo de la dependencia de las pérdidas del motor causadas por los armónicos Ph, relacionadas con las pérdidas Pf1 a la frecuencia
de operación f1, a la frecuencia de pulsos fs en el caso de alimentación
del convertidor de tensión ... 5 Figura 4. Influencia de la alimentación mediante convertidor, sobre las pérdidas
de un motor de inducción tipo jaula de ardilla (designación 315 M, diseño N)
con valores nominales de torque y velocidad ... 7 Figura 5. Tensión fundamental U1 en función de la frecuencia de operación f1
(véase el numeral 6) ... 8 Figura 6. Factor de corrección del torque de un motor de inducción jaula de ardilla con características de diseño N, IC 0141 (enfriamiento por autocirculación)
en el caso de alimentación a partir de un convertidor de corriente, en función de la frecuencia de funcionamiento f1 (ejemplo) ... 9
Figura 7. Curva límite de la tensión de impulso admisible ULL
(incluido el reflejo y amortiguamiento de la tensión) en los terminales del motor como una función
del tiempo de elevación ta ... 12 Figura 8. Definición del tiempo de elevación máximo tr de la tensión en los
terminales del motor ... 12 Figura 9. Flujo circular que incluye tensión del eje y corriente de circulación
resultante icirc ... 13 Figura 10. Modelo de circuito en modo común y tensión del cojinete Ubrg ... 15
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MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATORIAS.
GUÍA PARA LA APLICACIÓN DE LOS MOTORES
DE INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA ALIMENTADOS POR CONVERTIDORES
ACLARACION
Esta norma es idéntica (IDT) por traducción de la IEC 60034-17 con los siguientes cambios editoriales:
- En el texto del documento se incluyen algunas NTC idénticas a las normas IEC correspondientes.
- Se reemplazo la expresión “Especificación técnica” por “Guía”.
INTRODUCCIÓN
Las características de desempeño y operación de motores de inducción jaula de ardilla que operan alimentados por convertidores están influenciados por el sistema de control completo, que comprende el sistema de suministro, el convertidor, el motor de inducción, la carga mecánica en el eje y el equipo de control. Existen varias técnicas para cada uno de estos componentes. En esta Guía se presentan solo algunos valores indicativos.
En vista de la complejidad de las interrelaciones técnicas dentro del sistema y la variedad de las condiciones de operación, las cuales están más allá del alcance y objeto de esta especificación técnica, no se especifica cifras o valores limites para las cantidades que son importantes en el diseño del variador.
Cada vez más, en la practica los variadores están ensamblados con componentes producidos por diferentes fabricantes. El objeto de esta especificación técnica es explicar y cuantificar tan claro como sea posible el criterio de selección de componentes y su influencia en las características de desempeño del variador.
La Guía esta relacionada con motores que están dentro del alcance de la NTC-IEC 60034-12, es decir motores de inducción trifásicos jaula de ardilla fabricados en serie para baja tensión, los cuales están diseñados originalmente para conexión directa a la red, cubriendo los diseños tipo N y tipo H. Motores que están específicamente diseñados para operar mediante convertidores están cubiertos por la GTC 124 (IEC 60034-25).
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1. OBJETO
Esta Guía se refiere al funcionamiento en estado estacionario de los motores de inducción jaula de ardilla, incluidos en el campo de aplicación de la NTC-IEC 60034-12, alimentados por convertidores. La guía cubre el funcionamiento en un intervalo de velocidad dado, pero no trata ni del arranque ni de los fenómenos transitorios.
Sólo se toman en consideración los convertidores de tipo indirecto. Este tipo comprende los convertidores con corriente continua aplicada en el circuito intermedio (convertidores de corriente) y los convertidores con tensión de corriente continua aplicada (convertidores de tensión), bien sean del tipo de bloque o del tipo de control por pulsos sin restricción en el número de pulsos, el ancho del pulso o la frecuencia de pulsos. Para el propósito de esta guía, un convertidor puede incluir cualquier tipo de dispositivo de conmutación electrónico, por ejemplo, transistores (bipolares o MOSfet), IGBT, tiristores o tiristores GTO, con dispositivos electrónicos de control análogos o digitales.
2. REFERENCIAS NORMATIVAS
Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección).
NTC 2805:2005, Máquinas eléctricas rotatorias. Características nominales y características de funcionamiento. (IEC 60034-1).
GTC 124:2005, Máquinas eléctricas rotatorias. Guía para el diseño y desempeño de motores de inducción de jaula diseñados específicamente para alimentación mediante convertidores. (IEC 60034-25).
NTC-IEC 60034-12:2003, Máquinas eléctricas rotatorias. Características de arranque de los motores trifásicos de inducción tipo jaula de ardilla de una sola velocidad. (IEC 60034-12).
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