CONTROL DE MOTORES
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CARACTERÍSTICAS DE UN MOTOR
El motor constituye el corazón de una planta industrial de cualquier empresa
productiva y por tanto, todo técnico o ingeniero debe conocer sus
características, su forma de arrancado y sus protecciones. 1.1 PLACA
CARACTERÍSTICA
De las cosas importantes que se debe tener claridad es sobre el significado de
los datos en la placa característica del
motor.
MOTOR TRIFÁSICO EN JAULA DE ARDILLA 220 - 380v PH = 3 RPM = 1710 CODIGO: B 5,38
- 9,3 AMP COSφ = 0,85 KW = 2,2
Hz = 60 HP = 3
Su interpretación es la siguiente: Tensión aplicada en triángulo Tensión
aplicada en estrella Corriente consumida en estrella Corriente consumida en
triángulo Número de fases de motor Frecuencia en ciclos por segundo Factor de
potencia del motor RPM del motor con carga Potencia en caballos fuerza Potencia
en Kilovatios ipo de motor trifásico = 220 V = 380 V =5,38 Amp. = 9,3 Amp. = 3
(trifásico) = 60 Hz. = 0,85 = 1710 = 3 HP = 2,2 Kw = Jaula de ardilla, código
B.
1.2
INTERPRETACIÓN
Con esta información se puede calcular su eficiencia, deslizamiento y par motor
así: Potencia de salida = 3 HP = 3 x 746 = 2238 W. 39
Potencia de entrada
= 1,73 x E.I cosφ = 1,73 x 220 x 9,3 x 0,85 = 3008,6 W = 2238 / 3008,6 =
74,4% = (1800 - 1710 )/ 1710 x 100%= 5,3% = 746 x HP /RPM = 746 x 3 / 1710 =
1,31 m-kg.
Eficiencia Deslizamiento Par motor
2
INVERSIÓN DE
GIRO
El sentido de rotación de un motor trifásico se invierte intercambiando dos
fases cualesquiera en los terminales del
motor. Sentido directo R→U S→V T→W Sentido inverso R→V
S→U T→W
En la figura se diagrama el control manual de inversión pasando el conmutador
de la posición 1 a la posición Bien
entendido es que el cambio de rotación se hace cuando el motor está parado.
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3
ARRANQUE DE UN MOTOR
Arranque directo: El arranque de los motores de baja potencia se hace
directamente conectando el estator a la red por medio de un interruptor
tripolar . Arranque estrella triángulo: Consiste en arrancar el motor en
estrella que se consume menos corriente y luego pasarlo a conexión triángulo
cuando la velocidad sea la nominal. Se realiza en dos tiempos. Arranque por
resistencias: En el momento del arranque se
insertan resistencias en serie en cada fase del estator. Luego se ponen en corto
circuito tan pronto como
la velocidad sea normal. Arranquepor autotransformador: El autotransformador
comprende varias tomas intermedias y el arranque se realiza en tres (3)
tiempos. 1. Conexión del autotransformador en estrella al motor. Se arranca a
tensión reducida. Se abre el punto común
del bobinado del autotransformador. 3. Se desconecta el
autotransformador y el motor trabaja a plena tensión.
41
3.1
CARACTERÍSTICAS DE ARRANQUE
Las siguientes son las características según el tipo de arranque del motor:
Corriente de arranque: Directo: Estrella - triángulo : Resistencia :
Autotransformador: Par de arranque Directo : Estrella - triángulo : Resistencia
: Autotransformador : 0,6 a 1,5 veces del nominal. 0,2 a 0,5 veces. 0,6 a 0,85
Veces. 0,4 a 0,85 Veces. 4 a 8 veces la corriente nominal. 1,3 a 2,6 veces In.
4,5 veces la In. 1,7 a 4 veces In.
Duración del arranque: Directo : Estrella - triángulo : Autotransformador: 2 a
3 segundos. 7 a 12 segundos 7 a 12 segundos.
Ventajas: Directo: Arranque simple y poco costoso. Estrella - triángulo :
Arrancador relativamente económico. Resistencia
: Posibilidad de arreglar los valores en el arranque. Autotransformador: Buena
relación par- corriente de arranque.
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Inconvenientes Directo: Corriente de arranque elevada. Estrella- triángulo: Par
de arranque débil y corte de la alimentación en el paso
Y →aˆ† Resistencia: Para
un mismo par de arranque, la corriente de arranque por este método es mayor.
Autotransformador: Es el más costoso de los métodos de arranque.Aplicaciones
Directo: Pequeñas máquinas de igual arranque a plena carga. Estrella -
triángulo: Máquinas de arranque en vacío, ventiladores, bombas centrífugas de
poca potencia. Resistencia:
Máquinas de fuerte potencia o fuerte inercia donde la reducción de la corriente
de arranque es un criterio importante. 3.2 CURVAS CARACTERÍSTICAS
Las curvas de corriente y par en los diferentes tipos de arranque se muestran a
continuación :
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44
4 CONTROL CON CONTACTORES
El control de un motor, ya sea un simple interruptor de volquete o un complejo
sistema con componentes tales como relevadores, controles de tiempo e
interruptores, controladores, compensadores, controla alguna operación del
motor eléctrico. Por lo tanto, al seleccionar e instalar un 45
equipo de control para un motor se debe considerar una gran cantidad de
diversos factores a fin de que aquel pueda funcionar correctamente junto a la
máquina para la que se diseña. Algunos factores a considerar son las
siguientes: Arranque, parada, inversión de rotación, marcha, control de
velocidad, seguridad del
operador (dispositivos pilotos), protección contra daños, mantenimiento de los
dispositivos de arranque (fusibles, interruptores, cortacircuitos). El motor se
puede controlar desde un punto de lejano automáticamente usando estaciones de
botones asociados con contactores (interruptores magnéticos). Si el motor se
controla automáticamente pueden usarse los siguientes dispositivos: a)
Interruptor de flotador:Para controlar el
nivel de un tanque abriendo o cerrando unos contactos que puede accionar una
bomba. También para abrir o cerrar una válvula para controlar un fluido. b)
Interruptor de presión: Controla la presión de los fluidos. Permite arrancar un
compresor de aire de acuerdo a la demanda de presión de aire que exista. c)
Temporizador: Para controlar un periodo de
tiempo diferido de cerrado o abierto. d) Termostato: Interruptor que funciona
por la acción de la T. e) Interruptor de límite: Se usan para parar máquinas,
equipo y productos en proceso, durante el curso.
4.1
ARRANQUE Y PARADA
Se deben considerar las siguientes condiciones: - Frecuencia del arranque y la
parada. - Arranque liviano o pesado - Arranque rápido o lento. (debe ser lento
e ir aumentando la velocidad). - Arranque y parada manual o automática. -
Parada rápida o lenta. (la parada debe ser rápida). - Paradas exactas (Ej. En
los ascensores). - Frecuencia en la inversión de rotación. Respecto al control
de velocidad se debe considerar las siguientes condiciones: - Velocidad
constante (bomba de agua). - Velocidad variable (grúa) 46
- Velocidad ajustable. - Velocidad múltiple (torno revolver).
4.2 ARRANCADORES MANUALES Se usan para arrancar pequeños motores monofásicos de
c.a. o c.c. menores de 1 hp. Estos arrancadores tienen protección térmica
contra sobrecarga. Cuando ocurre la sobrecarga la palanca se mueve
automáticamente dejando los contactos abiertos. Los contactos no pueden volvera
cerrarse hasta que el elevador de sobrecarga se restablezca manualmente a la posición
ON. La corriente de arranque no disparará al arrancador. El térmico es de
aleación fusible, que con la sobre corriente continua eleva la temperatura del interruptor
liberando el trinquete y disparando el mecanismo interruptor. Se pueden usar
arrancadores manuales del tipo de botones (start, stop) para motores de c.c.
hasta 2 hp, motores monofásicos hasta 5 hp y motores trifásicos hasta 7 ½ HP. 4.3
ARRANCADORES MAGNETICOS
Emplean energía electromagnética para cerrar los interruptores. Se utilizan ampliamente
porque se pueden controlar desde un punto alejado. Generalmente estos
arrancadores se controlan por medio de una estación de botones, in interruptor del flotador o relevos
de control de tiempo. Se fabrican en muchos tamaños como el 00 (10 Amp) hasta el tamaño 8 de 1350
Amp. a cada tamaño se le ha asignado cierta capacidad en hp. Los arrancadores
existen de 2 polos para motores monofásicos y e 3 polos para trifásicos. Los
motores se pueden sobrecargar si el voltaje de entrada está bajo o si se abre una
línea en el sistema polifásico (ya que funcionaría como monofásico). Bajo cualquier condición de
sobrecarga, un motor toma una corriente excesiva que causa el sobre
calentamiento. Como el aislante del devanando del motor
se deteriora cuando se somete a sobre calentamiento, existen límites
establecidos para la temperatura de operación del motor. Para
protegerlo contra el sobrecalentamiento se emplean relevadores de sobrecarga en
un arrancador para limitar cierto valor la cantidad de corriente que toma. Esta
es la protección contra sobrecarga o de marcha. 47
Los relevadores (magnéticos o térmicos) se sobrecargan actúan para desconectar
el arrancador y parar el motor cuando hay sobre corriente. 4.4 RELEVADORES Y
CONTACTORES
Los relevadores magnéticos se utilizan como
dispositivos auxiliares en los circuitos de control para interrupción, en las
bobinas de los arrancadores grandes y para controlar motores pequeños u otras
cargas tales como
calefactores eléctricos, luces piloto o señales audibles. No proporcionan
protección para sobrecarga a los motores y ordinariamente se usan en sistemas
de control de dos alambres. Los contactos se usan con más frecuencia para
controlar circuitos que para accionar circuitos. Los contactores son
interruptores accionados mediante electromagnetismo que proporcionan un medio
seguro y conveniente para interrumpir y conectar circuitos derivados. La
diferencia principal entre un contactor y un arrancador es que el primero no
tiene relevadores de sobrecarga. Los contactores se emplean para interrumpir
cargas como
alumbrado, calefacción y para controlar motores de c.a. cuando la protección
contra sobre carga se instala separadamente. Los contactores y arrancadores
tienen para la extensión del
arco que se forma al abrirse los contactos unas bobinas de extensión de alambre
grueso que se montan sobre los contactos en seriecon la carga. 4.5 ESTACIONES
DE BOTONES
Es un dispositivo que controla un motor al oprimir un botón. Los contactos del botón son
generalmente dobles, de tal manera, que al oprimir el botón se cierra un
contacto pero se abre otro. La estación de botones se puede montar directamente
junto al controlador o a cierta distancia de éste si se desea. La corriente que
interrumpe una estación de botones es pequeña. La estación de botones puede
controlar el arranque y parada de un motor, marcha hacia delante, marcha hacia
atrás, rápido o lento. 4.6 CONTROL DE DOS ALAMBRES
Dispositivos de control: Termostato, interruptor de flotador, interruptor de
presión etc. El arrancador se desconecta cuando ocurre una falla de voltaje y
se conecta tan pronto como
se restablece la energía. Tiene la ventaja de que el operario no tendrá que
arrancar de nuevo para la operación de la máquina. Los sopladores, extractores
y ventiladores son ejemplos de aplicación. Tiene la desventaja de que los
materiales en producción se
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pueden dañar al arrancar repentinamente la máquina cuando se restablece la
energía.
4.7
CONTROL DE TRES ALAMBRES
El arrancador se desconectará al ocurrir una falla de voltaje, pero no se
conectará automáticamente al restablecerse la energía. Un operario tendrá que
oprimir el botón de arrancar para reanudar la producción.
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4.8 ESTACIONES DE BOTONES MÚLTIPLES El circuito de control de botones de tres
alambres puede extenderse mediante el uso devarias estaciones de botones para
control. El motor se puede parar o arrancar desde cierto número de estaciones
separadas, conectando en paralelo los botones de arranque y en serie los de
parada
4.9
ARRANCADOR REVERSIBLE
Se usan para inversión de marcha de los motores trifásicos y monofásicos. Se
construye usando dos contactores y una estación de botones
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4.10 ARRANCADORES ESTRELLA-TRIÁNGULO El motor arranca en estrella y funciona en
triángulo. Los motores estrellatriángulo, o sea, los que tienen los puntos para
conexión (Y→aˆ†) en el exterior, se usan principalmente para impulsar
cargas centrífugas tales como
ventiladores, sopladores, bombas centrífugas, etc. y en aplicaciones donde se
requiera un torque de arranque reducido. Si bien la corriente en el arranque y
la corriente de línea son menores al conectarse en estrella que cuando se
conecta en triángulo, la corriente del
bobinado es menor que la de la línea
cuando se conecta en triángulo. A causa de esto, los relevadores de sobrecarga
se deben seleccionar con base en la corriente del devanado y no a la corriente a plena
carga de la conexión triángulo. Esto es, la corriente a plena carga se divide
por 1,73. La transferencia automática de estrella a triángulo se hace por medio
de un controlador de tiempo.
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4.11
ARRANCADORES DE RESISTENCIAS
Se arranca el motor mediante la conexión de una resistencia
en serie con la línea del
motor. Por lo tanto, la velocidad y la corriente de arranque sereducen y las
resistencias se pueden desconectar cuando el motor alcance cierta velocidad.
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5.
INSTALACIÓN DE MOTORES
Para instalar un motor se debe seleccionar: a) El fusible b) El térmico del
contactor c) El calibre de los conductores d) El tamaño del conduit e) El interruptor
de seguridad. 5.1 ELECCIÓN DE FUSIBLES
Motor trifásico en jaula de ardilla y sincrónico. Con letra de código A:
Capacidad de corriente no inferior al 150% de la corriente a plena carga. - Con
letra de código de la B a la E: Capacidad de 250%. - Con letra de código de la
F a la V: Capacidad de 300%.
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Motor con rotor bobinado - Capacidad de 150%. 5.2 ELECCIÓN DEL CONTACTOR
Capacidad de corriente del
125%. Valores comerciales: Fusibles en Amp: 15, 20, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70,
80, 90, 100, 110, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450. Térmicos en
Amp: 15, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 125, 150, 175, 200, 225. 5.3 ELECCIÓN DE
CONDUCTORES
Los conductores deben tener una capacidad de corriente no inferior al 125% de
la corriente a plena carga.
No AWG AMPER 5.4
14 15
12 20
10 30
8 40
6 55
4 70
3 80
2 1 0 2/0 3/0 4/0 95 110 125 145 165 195
ELECCIÓN DEL CONDUIT Diámetro en pulgadas
No AWG 14 12 10 8 6 4 3 2 1 0 2/0 3/0 4/0
1 2 ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ¾ ½ 1 ½1¼ ¾1¼ ¾1¼ ¾1½ 11½ 1 2 1 2 1¼2
NUMERO DE CONDUCTORES POR DUCTO 3 4 5 6 7 8 ½ ½ ¾ ¾ ¾ 1 ½ ¾ ¾ 1 1 1 ¾ ¾ 1 1 1
1¼ 1 1 1¼ 1¼ 1¼ 1¼ 1 1¼ 1½ 1½ 2 2 1¼ 1½ 2 2 2 2 1¼ 1½ 2 2 2 2½ 1¼ 1½2 2 2½ 2½
1½ 2 2 2½ 2½ 3 2 2 2½ 2½ 3 3 2 2½ 2½ 3 3 3 2 2½ 3 3 3 3½ 2 2½ 3 3 3½ 3½
9 1 1¼ 1¼ 1¼ 2 2½ 2½ 2½ 3 3 3½ 3½ 4
54
5.5
ELECCION DEL INTERRUPTOR DE SEGURIDAD
La siguiente tabla relaciona la capacidad en Amperios que debe tener un
interruptor de seguridad tripolar de 220V en función de la capacidad en H.P.
del motor.
AMPERIOS 30 60 100 200 400
CAPACIDAD EN HP NORMAL MAXIMO 3 7½ 7½ 15 15 30
25 50 50 100
