Upload
gustavo-garcia
View
17.191
Download
76
Embed Size (px)
DESCRIPTION
motores eléctricos variación de velocidad, motores,conceptos, libro de motores eléctricos, variación de velocidad, trifasicos, monofasicos
Citation preview
J.Roldan Viloria
MDTDRE§ ELECTRICD§VARIACION DE VELDCIDAD
(
IfIIOTORE§ ELECTRICO§VARIACION DE VELOCIDAD
J. Roldan Viloria
SEGUNDA ED/C/ON
PARANINFO
Australia • Canada • Mexico • Singapur • Espana • Reino Unido • Estados Unidos
Director Editorial y de Produccion:Jose Tomas Perez Bonilla
(
PARANINFO
Motores electricos. Variacion de velocidad© Jose Roldan Viloria
Gerente Editorial Area Tecnico-Vocacional:Ma Teresa Gornez-Mascaraque Perez
Editora de Producci6n:Clara Ma de la Fuente Rojo
Producci6n Industrial:Susana Pav6n Sanchez
Editora de Desarrollo:M6nica Elvira San Crist6bal
COPYRIGHT © 1993 InternationalThomson Editores SpainParaninfo, S.A.2a edici6n, 2a reimpresi6n, 2002
Magallanes, 25; 28015 MadridESPANATelefono: 91 4463350Fax: 91 [email protected]
Impreso en EspanaPrinted in Spain
ISBN: 84-283-1991-XDep6sito Legal: M-46.219-2002
(101/69/66)
Mexico y CeotroernericaTel. (525) 281-29·06Fax(525)[email protected]@thomsonlearning.com,mxMexico. D.F.
Puerto AicoTel. (787)758·75-80 y 81Fax (787) [email protected] Rev
ChileTel. (562) 531-26-47Fax (562) [email protected]
Reservados 109 derechos paratodos los paises de lengua espa-nola. De conformidad con 10
dispuesto en el articulo 270 delC6digo Penal vigente, podran sercastigados con penas de multa yprivaci6n de libertad quienesreprodujeren 0 plagiaren, entodo 0 en parte, una obra litera-ria, artistica 0 cientifica fijada encualquier tipo de so porte sin lapreceptiva autorizaci6n. Ningu-na parte de esta publicaci6n,incluido el diseno de la cubierta,puede ser reproducida, almace-nada 0 transmitida de ningunaforma, ni por ninqun medio, seaeste electr6nico, quimico, rneca-nico, electro-6ptico, grabaci6n,fotocopia 0 cualquier otro, sin laprevia autorizaci6n escrita porparte de la Editorial.
Otras delegaciones:
Costa RicaEDISATel./Fax (506) [email protected] Jose
Republica DominicanaCaribbean Marketing ServicesTel. (809) 533-26-27Fax(809) [email protected]
ColombiaTel. (571) 340·94-70Fax(571)[email protected]
BoliviaLlbrerles Asociadas, S.A.L.Tel1Fax (591) 2244·53·09libras@datacom·bo.netLa Paz
Cono SurPasaje Santa Aosa, 5141C.P. 141 - Ciudad de Buenos AiresTel. 4833-383813883 - [email protected] aires (Argentina)
VenezuelaEdiciones RamvilleTel. (582) 793-20-92 y 782-29-21Fax(582) [email protected]
Diseno de cubierta:
I1Jnt'!UxUImpresi6n:
~Cima~prE55
www.ctmapr e sa.c om
EI SalvadorThe Bookshop, S.A. de C.V.Tel. (503)243·70-17Fax (503)[email protected] Salvador
GuatemalaTextos, S.A.Tel. (502)368-01-48Fax (502) [email protected]
INDICE DE MATERIAS
Capitulo 12
MOTORES ESPECIALES 211
Introducci6n 7
Capitulo 1
SIMBOLOS Y NORMAS ELECTRICOS . 9
Capitulo 2
ELECTRICIDAD Y MECANICA APLICADA. 23
Capitulo 3
INTRODUCCION A LA VARIACION DE VELOCIDAD : 35
Capitulo 4
MOTORES TRIFASICOS DE CA CON ROTOR EN CIC 47
Capitulo 5
VARIACION DE VELOCIDAD CON MOTORES HIDRAULICOS Y NEU-MATICOS 65
Capitulo 6
REDUCTORES Y MULTIPLICADORES MECANICOS DE VELOCIDAD ... 77
Capitulo 7
OTROS PROCEDIMIENTOS DE VARIACION DE VELOCIDAD 93
Capitulo 8
MOTORES TRIFASICOS DE CA CON DOS 0 MAS VELOCIDADES ... 105
Capitulo 9
EJERCICIOS DE APLICACION PARA MOTORES TRIFASICOS DE DOSo MAS VELOCIDADES 137
Capitulo 10
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES TRIFASICOS DE CA .. 153
Capitulo 11
MOTORES DE CORRIENTECONTINUA.. 175
INTRODUCCION
Continuando con la serie de titulos que estudian los MOTORESELECTRICOS, en sus diferentes campos de utilizacion. como han sidohasta ahora su puesta en marcha y su aplicacion industrial, en estetercer libro se ofrece al lector, el estudio de la variacion de velocidad.
La variacion de velocidad es un campo sumamente sugestivo, degran utilidad industrial, dado que los procesos industriales, rnaquinas 0
sus elementos, requieren a menudo disponer de movimientos convariacion de velocidad. Los rnetodos para conseguir la variacion develocidad son varios y seran elegidos en funcion de las necesidadesque imponga su aplicacion industrial.
Espero que el estudioso de esta materia en Escuelas Profesionalesy Tecnicas, encuentre en esta obra un medio util en su objetivo deforrnacion y el Tecnico que ya trabaja en la aplicacion industrial de losMOTORES ELECTRICOS, la eleccion del mejor sistema de variacion,que resuelva con garantfas, los problemas que se Ie planteen.
~ff!fi![}@@§@~JY flD@!l!fi![}@J~
@§~©f]!lO©@~
Normas generales '" . . . . . . . . . . . . . . . 11
Slmbolos electricos 16
SIMBOLOS Y NORMAS ELECTRICOS11
NORMAS GENERALES
Norma
1) ORGANISMOS MAS IMPORTANTES DE NORMALIZACION
Designacion
UNE
CEI
UTE
VDE
DIN
IEC
ABS
ANSI
BS
CEE
CEMA
IS
NK
Una Norma Espanola. Organismo espariol de publicaci6n de normas.
Comitato Elettrotecnico Italiano. Cornite electrotecnico italiano.
Union Technique de l'Electricite. Asociaci6n electr6nica francesa.
Verband Deutscher Elektrotechniker. Asociaci6n electr6nica alemana.
Deutsche Industrienormen. Normas alemanas para la industria.
International Electrotechnical Commission.En esta comisi6n participan las principales naciones industrializadas.
American Boureau of Shipping. Sociedad clasificadora de buques, en USA.
American National Institute. Instituto de normalizaci6n nacional de USA.
British Standard. Prescripciones inglesas.
Prescripciones internacionales preferentes para aparatos de instalaci6n.
Canadian Electrical Manufactures Association. Uni6n de los fabricantes canadienses de productoselectr6nicos.
Indian Standard. Prescripciones de la India, en parte unificadas con IEC.
Nippon Kaiji Kiokai. Asociaci6n marina japonesa.
Empresa
2) EMPRESAS CLASIFICADORAS
Designaci6n
LRS
GL
ABS
BV
DNV
RINA
lloyd's Register of Shipping.
Germanischer lloyd.
American Boureau of Shipping.
Boureau Veritas.
Det Norske Veritas.
Registro Navale Italiano.
3) TENSIONES DE SERVICIO EN DIFERENTES PAISES
HzPAIS A- t,
Europa 3X 1271220 3X220CE, Este y 3X220/380 3X380CEI 3X660 3X500
Inglaterra 3X 240/415 -
USA 3X 1201208 3X2303X 265/460
Argentina 3 X 220/380 -
Brasil 3 X 1271220 3X2203 X 127/380 3 X 440
Canada 3 X 2401415 3 X 230-3 X 4603X575
50
50
60
50
60
60
Simbolos y normas electricos12
4) CLASIFICACION DEL AISLAMIENTO DE LOS MOTORES
Clase Temperaturamaxima en °C
yAEBFHC
90105120130155180
Mas de 180
Altitud en m Temperatura maximadel aire en refriqeracion
o hasta 1.0001.000 hasta 2.0002.000 hasta 3.0003.000 hasta 4.000
5) TEMPERATURA DEL AIRE DE REFRIGERACION DE UN MOTOR EN FUNCION DE LA ALTITUDDEL LUGAR DE EMPLAZAMIENTO
6) PROTECCION DE MOTORES CONTRA EXPLOSION (Segun VDE 0170/0171)
La mencionada norma preve las siguientes clases de proteccion:
«~eo,Clase de proteccion «seguridad aurnentada» (Ex)e«do,Clase de proteccion «blindaje resistente a la presion 0 antideflagrante- (Exld«po,Clase de proteccion «presurada- (Ex)p«0», Clase de proteccion «blindaje de aceite» (Ex)o«i»,Clase de proteccion «seguridad propia» (Exli«5», Clase de proteccion «proteccion especial- (Ex)s
7) TABLA DE VELOCIDADES PARA DIFERENTES FRECUENCIAS X POLARIDADES (n - r.p.m.)
2p p 40Hz
2468
101214161820
123456789
10
2.4001.200
800600480400342300266240
60 Hz50Hz
3.0001.5001.000
750600500425375322300
3.6001.8001.200
900720600514425400360
Tipo DN
8) TIPO DE MOTOR Y FORMA CONSTRUCTIVA
Motores construidos sequn norma DIN 42673-VDE 0530.Todos los motores construidos sequn esta norma pueden ser sustituidos por otro de diferentemarca e incluso de diferente nacionalidad.Motores de servicio intermitente.Motores de polos conmutables.Motores de varias tensiones.Motores preparados para atrnosteras especiales.Motores freno.
Tipo DNITipo DNPTipoDNTTipo eDNTipo DNB
Simbolos y normas electricos13
9) LETRAS PARA IDENTIFICAR LOS MATERIALES Y APARATOS ELECTRICOS SOBRE LOSESQUEMAS
letra deresistencia
C Condensadores.
A
B
D
E
F
G
H
J
K
L
Clase de material 0 aparato
Conjuntos y subconjuntos constructivos.
Convertidores de magnitudes no electricas amagnitudes electricas 0 viceversa.
Operadores binarios, dispositivos de tempori-zacion, de memoria.
Material diverso.
Dispositivos de proteccion.
Generadores.
Dispositivos de serializacion.
RelE~sy contactores
M Motores.
Inductancias.
N Subconjuntos (fuera de serie).
P
Q
R
S
T
u
v
Instrumentos de medida, equipos de prueba.
Aparatos rnecanicos de maniobra para circuitosde potencia.
Resistencias.
Interruptores, selectores para circuitos demando.
Transformadores.
Modulares, convertidores.
Valvulas electronicas. semiconductores.
Ejemplos
Amplificadores, laser, requlacion de velocidad,automates programables, amplificadores mag-neticos ...
Presostatos, termostatos, rnicrofonos, altavoces,pic-up, dinamornetros. cristales de cuarzo, ce-lulas fotoelectricas ...
Registrador, memoria de disco, de nucleo. ele-mentos biestables, linea de retardo.
Alumbrado, calefaccion y otros elementos noagrupados en la presente relacion.
Fusibles (cortacircuitos), reles de proteccion. li-mitadores, pararrayos, disparadores ...
Generadores, alternadores, baterfas, equipos dealirnentacion, osciladores, regulador de fases.
Dispositivos de sefializacion opticos y acusticos.
Se utiliza normal mente KA para reles y aparatosauxiliares y KM para contactores.
Bobinas de induccion y bloqueo.
Instrumentos de medida indicadores, registra-dores, contadores, relojes, emisores de impulso ...
Interruptores, seccionadores, disyuntores.
Resistencias de requlacion, potenciornetros, re-ostatos, shunt, termistores.
Interruptores, conmutadores, pulsadores, finesde curso, selectores rotativos, emisores de se-nales.
Transformadores de tension, de intensidad.
Discriminador, demodulador, convertidores defrecuencia, variadores, onduladores, autonornos,codificador convertidor inversor.
Valvulas de vaclo, de gas, de descarga, diodostransistores, tiristores rectificadores.
Simbolos y normas electricos14
w
x
Equipos de cornpensacion, filtros correctores,limitadores.
Hilos de conexion. cables, bornas de conexion. antenasparabOlicas.
Clavijas y cajas de conexion, clavijas de prueba, re-gletas de born as, regletas de soldadura.
Frenos, embragues, electroimanes, electrovalvulas.
Equilibradores, reguladores, filtros.
Vias de transrnision. guias de ondas, antenas.
Bornas, clavijas, z6calos.
y Aparatos electricos accionados mecanicamente.
10) INDICATIVOS PARA DESIGNAR FUNCIONES GENERALES (DIN 40710)
z
Indicativo
AB
Proteccion.Prueba.Sefializacion.lnteqracion.Servicio pulsador.
Indicativo
MNPQRSTUVWXYZ
Funciones generales
Funcion principal.Medida.Proporcional.Estado (marcha, parada, tirnitecion).Reposicion, bloqueo.Memorizar, registrar.Medida de tiempo, retardar.
Velocidad (acelerar, frenar).Sumar.Multiplicar.Anal6gica.Digital.
Funciones generales
Funcion auxiliar.Oireccion de movimiento (adelante, hacia atras,subir, bajar, sentido horario y sentido anti-horario).Contar.Direnciar.
CDEFGHIKL
11) CLASES DE SERVICIO
- Clase 0,03 3 ciclos/hora- Clase 0,1 12 ciclos/hora- Clase 0,3 30 ciclos/hora- Clase 1 120 ciclos/hora- Clase 3 300 ciclos/hora- Clase 10 1.200 ciclos/hora
12) DESIGNACION DE LOS CONDUCTORES
Conductor Desiqnacion
Red de corriente alterna: 1.' fase2.' fase3.' faseneutro
Red de corriente continua: positivonegativoneutro
Conductor de proteccionTierraMasaTierra bajo tension debit
L1L2L3N
L+L-M
PEEMMTE
Simbolos y normas electricos 1
15
13) GRADOS DE PROTECCION DE LAS ENVOLVENTES DEL MATERIAL ELECTRICO DE BAJATENSION, SEGUN NORMAS IEC 144/63
EIgrado de proteccion se indicara por las siglas IP seguidas de tres cifras caracteristicas.
La primera cifra (del 0 al 6) indica el grado de proteccion contra cuerpos solidos.
La segunda cifra (del 0 al 8) indica el grado de proteccion contra Hquidos.
I r '·l~'"r"(0,1,3,5,7, 9) indica el qrado d. proteccion C"",,' ""00 rnecanicosEsta cifra se omite normalmente.
'---
IP - - -
Se puede omitir una(s) cifra(s) caracterfstica(s), poniendo en su lugar un guion (-), aunque en la practice estaregia no se sigue cuando se omite la tercera cifra caracterfstica.
Estas normas no son utilizables para la proteccion contra los riesgos de explosion 0 condiciones tales comohumedad, vapores corrosives, hongos 0 plagas.
Ciertos materiales estan destinados a ir montados en una envoltura que contribuya a darles el grado deproteccion deseado.Ejemplo: unidades de mando montadas en cofre.
En este caso, los materiales no cumplen con las normas citadas mas que cuando estan montados en lascondiciones previstas.
Las diferentes partes de un material pueden presentar unos grados de proteccion diferentes, esto de acuerdocon las normas.Ejemplo: apertura en la parte inferior de un cofre.
1 .' cifra caracteristica 2.' cifra caracteristica 3.' cifra caracteristica
Protecci6n contra 105 contactos y la Protecci6n contra la penetraci6n Protecci6n contra danospenetraci6n de cuerpos s6lidos. de liquidos. rnecanicos.
Peso' Altura Energiadela del
caida* choque'kg m J
0 No protegido 0 No protegido 0 No protegido1 Protegido contra cuerpos so- l Protegidocontra las cafdasver- 1 0,15 0,15 0,225
lidos superiores a 50 mm. ticales de gotas de agua.2 Protegido contra cuerpos so- 2 Protegido contra las caidas de 2 0,15 0,25 0,375
lidos superiores a 12 mm. agua verticales (anqulo rnax,15°)
3 Protegido contra cuerpos so- 3 Protegido contra el agua de 3 0,25 0,20 0,50lidos superiores a 2,5 mm. «lluvia»,
4 Protegido contra cuerpos so- 4 Protegido contra las proyec-lidos superiores a 1 mm. ciones de agua.
5 Protegido contra el polvo. 5 Protegido contra el lanzamien- 5 0,50 0.40 2to de agua.
6 Totalmente protegido contra 6 Protegido contra los «qolpesel polvo. de mar».
7 Protegido contra los efectos 7 1,50 0,40 6de inrnersion.
8 Protegido contra la inrnersionprolongada.
9 5 0,40 20• Definidapor las condicionesde losensayoscon un martillo.
Simbolos y normas electricos 1
16
SIMBOlOS ElECTRICOS II
Por la importancia en la proteccion de los aparatos que se manipulan y que lIevan alirnentacion electrica,sefialamos a continuacion los slrnbolos que hacen indicacion a la proteccion con que han sido construidos loselementos electricos que intervienen en una instalacion 0 en una maquina.Es importante no sobrepasar la garantia de proteccion que representa el slrnbolo y cuyo significado se indica acontinuacion.Junto a los simbolos se sefiala su equivalencia con la norma IEC 1444.
IIIPOO Ninqun signo.Ninguna proteccion particular.Locales secos y sin excesivo polvo.
IP.l 1 gotaProteccion contra una saturacion hurneda del aire y gotas de agua en caida• vertical.Para locales hurnedos y calientes.
IP.3 1 gota dentro de un cuadro.
rn Proteccion contra gotas de agua cayendo oblicuamente, 30 0 sobre la horizontal.Locales al aire libre.
IP.4 1 gota dentro de un trianqulo.
& Proteccion contra gotas de agua caliente en todas las direcciones.Para locales humedos y calientes. Lugares al aire libre.
IP.5 2 gotas dentro de dos trianqulos,&& Protegido contra chorro de agua en todas las direcciones.Para locales mojados y embebidos de agua, donde se trabaja con chorro de aguafria.
IP.7 2 gotas.
"Estanco al agua. Proteccion contra infiltraciones de agua sin presion bajo el agua.Para locales mojados de agua. Bajo el agua sin presion.
IP.B 2 gotas con indicacion de la sobrepresion.
" ...Proteccion contra infiltraciones de ilgua bajo presion.Estanco al agua bajo presion.Para lavados de agua a alta presion.
IP.5 Rejilla.
+ Proteccion contra infiltraciones de polvo sin proteccion.Locales con polvo inflamable.
Rejilla encuadrada.
+ Estanco al polvo. Proteccion contra infiltraciones a presion.Locales con polvo inflamable.
Dos cuadros concentricos.
[g] Proteccion contra contactos fortuitos de las piezas bajo tension.Para aparatos que deben manipularse bajo tension para limpieza, accionamiento,traslado, etc.
Simbolos y normas electricos
Simbolo
CORRIENTES, CONDUCTORES, APARATOS ACUSTICOS, MATERIAlES
17
Desiqnacion Simbolo Designaci6nCorriente alterna (c.a.)
TContacto deslizante(corredera)
-----BocinaCorriente continua (c.c.)
_'Y.._TimbreCorriente ondulada 0 rectifi-
cada
3",50 HzCorriente alterna trifasicaa 50Hz
Sirena
ZumbadorConductor
LamparaL 1L2---L3---
LInea trifasica
Resistencia 6hmicaAs'
LInea trifasicaRepresentaci6n unifilar
R
fIResistencia inductiva
IConductor neutro
L
Conductores blindados(apantallados) T Potenci6metro
+ Cruce de conductores sinconexi6n
Resistencia variable
Cruce de conductores conconexi6n
.1T
Condensador
oBorna de conexi6n .L
TPila 0 acumulador
Puesta a tierra Rectificador
Puesta amasa
Tierra de protecci6n
+ - + Polo positivo- Polo negativo +
Tiristor
Puente rectificador
Simbolos y normas electricos 1
18
CONTACTOS
Simbolo Desiqnacion Simbolo Desiqnacion
~
Contacto normal mente I Interruptor.abierto. Simbolo general.
--:,,-- Se cierra a la conexi6n. 1
rContacto normal mente 1 Seccionador.cerrado.
~Se abre a la conexi6n. 1
~
Contacto de dos direcciones.
~
Disyuntor.
~
I t IContacto de dos direcciones J Contactor.con centro abierto.
11
Contacto normalmente
I~~Interruptor tripolar.
abierto.
-1 Temporizado a la conexi6n. 1- -lnstantaneo a ladesconexi6n.
+Contacto normalmente J J J Contactor trifasico.
~cerrado.Temporizado ala conexi6n. 1-11lnstantaneo a ladesconexi6n.
1Contacto normal mente
~
Cortacircuito. fusible.abierto.-X- Temporizado aladesconexi6n.lnstantaneo a la conexi6n.
iContacto normal mente , Seccionador con fusible
~
cerrado. incorpora do.Temporizado aladesconexi6n.lnstantaneo a la conexi6n.
11Contactos temporizados a la , Conjunto disyuntor y fusible.conexi6n y a la desconexi6n.
Simbolos y normas electricos 1
19
ORGANOS DE ACCIONAMIENTO Y APARATOS DE MEDIDA
Simbolo Desiqnacion Simbolo Desiqnacion
c? Organo de mando de un rele $J--i Contacto accionado poro contactor. minima tension.Simbolo general.
~
Rele que acciona sus
~~
Contacto accionado porcontactos temporizando su presion.desplazamiento a laconexion.
~
Rele que acciona sus
~-~Contacto accionado por
contactos temporizando su temperatura.desplazamiento a ladesconexi6n.
#Organo de mando con 2
~~
Contacto aceionado porarrollamientos. velocidad.
~
Organo de mando para un ~H Contacto accionado porrele intermitente. celula fotoelectrica.
~
Organo de mando para un Reloj.rele de impulso. 0)
~
Rele que acciona sus
8Voltimetro.
contactos temporizando sudesplazamiento a laconexi6n y a la desconexi6n.
~-Organo de mando accionado
8Amperfmetro.
por efecto terrnico que tienesu origen en lasobreintensidad.
$- Organo de mando accionado
GFrecuencimetro.
por efecto maqnetico quetiene su origen en lasobreintensidad.
~-Organo de mando accionado
8Cosimetro.
por efecto rnaqnetoterrnicoque tiene su origen en lasobreintensidad.
Dispositivo de
GTerm6metro.
0- accionamiento de contactos.Sirnbolo general.
$-~ Contacto accionado por 8- Taquimetro.maxima intensidad.
Simbolos y normas electricos 1
20
ELEMENTOS DlVERSOS Y AUXllIARES DE MANIOBRA
Simbolo Designacion Simbolo Desiqnacion
~
Transformador monofasico
E~Pulsador.
de tensi6n. Abierto en reposo.
Ef Pulsador.Cerrado en reposo.
~ ~
Autotransformador.
r' I r Aparato de dos posicionesE...1 •..• -)- estables para los contactos.
]--, I Aparatos de dos posiciones
E-•..·-1 estables, de dos posiciones.f= Transformador de Conexi6n conintensidad. enclavamiento.
n-&~Pulsador con accionamientopor lIave.
Transformador trifasico de50.000 V dos devanados 1..-1\. I Pulsador de efecto
)... 5.000 KVA Ejemplo: E*) retardado.50 Hz 50.000/5.000 V7,5% 5.000 KVA. 50 Hz
A 7,5 % de tensi6n de5,000 V cortocircuito. I Pulsador con larnpara
~l indicadora de suaccionamiento.
Par terrnoelectrico.a:::::::=: ~J-'¥-11
Conmutador rotativo de 3posiciones.
Arrancador automatico,
LJ Sfmbolo general.
~-~Contacto accionado porpalanca.
EJContador.Sfmbolo general.
I Contacto accionado por leva.
~
Contador de impulsos.0--1
(J-.fI.~--rPulsador tipo seta conenclavamiento.Abertura par giro del
Transductor maqnetico. pulsador.
~Sfmbolo general.
Pulsador de abertura conE--~,t enclavamiento.Cierre por lIave.
~
Amplificador de transductor fr-_Jrnaqnetico. J,.- Representaci6n horizontalSimbolo general. -~ LL de los contactos.
Ll.I
Simbolos y normas electricos 1
21
ORGANOS MECANICOS
Simbolo Designaci6n Simbolo Designaci6n
------- Enlace rnecanico. @--- Accionamiento por volante.neurnatico,-- Simbolo general.
--~- Dispositivo de enganche. rt--- Accionamiento de accesorestringido.
~~--~~ (1) Anciado. \--- Accionamiento par palanca.(2) Liberado.
(1) (2)
Retorno autornatico. Mando par roldana.---<}--- G----
Enciavamiento rnecanico.
~---Mando par palanca y
---'\l--- roldana.
Retorno no autornatico. /t, Accionamiento par fuerza---y--- o d) centrifuga.
I
Enciavamiento. Embrague 0 acoplamiento--+-- _1t_ rnecanico. accionado.
Mando rnecanico natural. _IT_ Embrague 0 acoplamiento•...--- Simbolo general. mecanico, desaccionado.
Mando par pulsador. ~ Freno. Simbolo general.f--- Retorno autornatico.
Freno activado.-~-Mando por tirador. Freno desactivado.:r---- -~-Mando rotativo. Valvula para fluidos.
.f--- ~
,,/---- Mando a pedal.
~Electrovalvula.
G---- Mando por pulsador (seta). • Traslaci6n derecha.
Traslaci6n izquierda ...•• • Traslaci6n izda.-dcha .
Conexi6n por pulsador.rr--- Desenganche autornatico. ,.,--.....
Rotaci6n derecha.
fr--- Accionamiento a llave. ,--..... Rotaci6n izquierda.Rotaci6n dcha.-izda.Rotaci6n limitada a ambos~ lados.
J--- Accionamiento a manivela.~
Simbolos y normas electricos22
MOTORES ELECTRICOS
Simbolo DesiqnacionDesiqnacion
Motor de corriente alterna(c.a.)Sfmbolo general.
Sfmbolo
CDMotor de corriente continua(c.c.)Sfmbolo general.
Motor asfncrono trifasico.Rotor en cortocircuito.Conexi6n estrella (A) 0
trianqulo (M.
Motor de corriente continua.Excitaci6n independiente.
Motor asfncrono trifasico,Rotor bobinado.Conexi6n estrella (A) 0trianqulo (~).
Motor asfncrono trifasico de3 velocidades.Rotor en cortocircuito.Conexi6n Dahlander para 2velocidades y bobinadoindependiente para la otravelocidad.
Motor asfncronornonofasico.Rotor en cortocircuito.Bobinado auxiliar dearranque.
Motor de corriente continua.Excitaci6n serie.
Motor de corriente continua.Excitaci6n derivaci6n.
Motor de corriente continua.Excitaci6n compuesta(serie-derivaci6n).
Motor mixto de corrientealterna y continua, lIamadouniversal.Excitaci6n serie.
Motor asfncrono trifasico de2 velocidades.Rotor en cortocircuito.Varias posibilidades:
Bobinados separados.Bobinado en conexi6n A-A"- t----------t---------------i(estrella doble estrella)Bobinado en conexi6nDahlander.
Motor de corriente continua,con irnan permanente.
Caracterfsticas 155
W@!lO@©O@@ cQ}@)W@)§@©OcQ}@cQ}/fJ@!l@
!liJiJ@U@!l@)~ U!lOfliJ~o©@~ cQ}@)©D@D
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos 156
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES TRIFASICOS DE C. A.
CARACTERISTICAS
MOTORES TRIFASICOS CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO DE f = 50 Hz.CONECTADOS A REDES DE f = 60 Hz
Como es sabido, en EE.UU. de America y otros palses, la frecuencia de la red es de f = 60 Hz. Un motor def = 50 Hz conectado a una red de f = 60 Hz sufre alteraciones importantes en sus caracteristicas, a saber:
a) Velocidad
A mayor frecuencia. mayor velocidad.
AI pasar de 50 a 60 Hz la velocidad del motor se incrernentara un 20 %.
b) Par motor
Las curvas de par motor correspondientes al arranque y a su valor maximo varian de forma inversamenteproporcional al cuadrado de la frecuencia.
EI par es tarnbien directamente proporcional al cuadrado de la tensi6n.
c) Tensi6n
Un motor babinado para una tensi6n en barnes de 380 V Y 50 Hz puede conectarse a una red de 440 V Y 60 Hz.oa460Vy60Hz.
Si la tensi6n nominal de la red a f = 60 Hz es la misma que a f = 50 Hz. se reduciran 105 valores de referenciaa un 80 % aproximadamente.
En el supuesto de que no pueda aceptarse esta disminuci6n. sera necesario pedir al constructor un arrollamientoespecial en el motor.
Los motores trifasicos se construyen para tensiones de 220 V. 380 V. 500 V a 50 Hz. Tarnbien para otrastensiones y frecuencias bajo pedido.
d) Potencia
Si se conecta el motor a una red de f = 60 Hz. siendo de f = 50 Hz. 0 la tensi6n de la red cambia mas de ± 5 %.las potencias en el eje delmotor podrian ser las siguientes:
IConexi6n a % de Un
I80% 90% T 100% I 110% 120%
Frecuencia Potencia en % de la nominal (tipo)
50 Hz 80 I 90 I 100 I - I -60 Hz - 90 100 108 115
e) Arranque
EI arranque de 105 motores trifasicos puede hacerse de forma directa 0 indirecta.
EI arranque de forma directa consiste en alimentar al motor en el momento de conexi6n con la tensi6n nominal.con 10 que la intensidad absorbida en este momento podra ser de hasta 8 veces la intensidad nominal (In).
La forma indirecta de arranque tiene la finalidad de reducir la intensidad absorbida en la fase de arranque, 10
que se consigue a base de reducir la tensi6n de alimentaci6n.
Las conexiones de arranque con Iimitaci6n de intensidad absorbida en la fase de arranque. son:
1) Conexi6n estrella-trianqulo (A. - t.).2) Arranque con resistencia rot6ricas.3) Arranque por conexi6n Kusa. Resistencia en una fase.4) Arranque mediante transformador.
f) Conexi6n de la caja de bomas 0 conexiones
Los motores trifasicos IIevan 6 barnas en la caja de conexion, correspondiendo 3 a principios de fase (U-V-W)y 3 a finales de fase (X-Y-X).
Los motores podran conectarse en A. 0 t. atendiendo a su tensi6n y a la de linea.
Motor para Uf = 220 V. con tensi6n de linea UL = 220 V: Conexi6n t.. Uf = UL.Motor para Uf = 220 V. con tensi6n de linea UL = 380 V: Conexi6n A.. Uf = uu,J3.Motor para Uf = 380 V. con tensi6n de linea UL = 380 V: Conexi6n t.. Uf = UL.
10
155
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
156
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES TRIFASICOS
Cada vez es mas utilizada la variacion de velocidad en maquinaria y procesos diversos, tanto en grandes, comoen medias y pequerias potencias.
En la mayorfa de los casos en que se aplica la variacion de velocidad, se requiere un par mantenido, sin queinfluya la variacion de velocidad en mas 0 menos.
En corriente aiterna, la velocidad dada por un motor tritasico de tipo jaula de ardilla, es fija y no tiene posibilidadde variacion. Su valor viene dado por la siguiente formula:
n - revoluciones por minuto.La velocidad real dada por el motor es inferior a la de esta formula, yaque corresponde a la velocidad de sincronismo. Los motores asincronos(motores trifasicos] tienen una velocidad menor como consecuenciadel deslizamiento y de otras perdidas debidas a causas electricas yrnecanicas.
f - frecuencia.p - pares de polos del motor (N + S).
60· fn=--p
Solamente variando la frecuencia de alirnentacion al motor, se consigue variar la velocidad. EI variar la frecuenciade la red, significa para el motor, un cambio sustancial de las condiciones electricas del motor, 10que obliga aun reajuste de otros para metros como 10es principalmente el de la tension.
Los variadores de velocidad son aparatos electronicos cuya base principal es el tiristor, teniendo como rnisionla de variar la frecuencia de alirnentacion al motor, para asl conseguir distintas velocidades. Ahora bien, unaumento de frecuencia exige un aumento de tension y una disminucion de frecuencia, reduccion de tension. Latension y la frecuencia, varian siempre en igual proporcion, Si se bajara por ejemplo la frecuencia y no latension, la intensidad de corriente aumentarfa tanto que podria quemarse el motor.
Lo importante en estos variadores de frecuencia es el de conseguir una modulacion senoidal de la corriente quealimenta al motor para que pueda dar el mas elevado par nominal. En variadores de onda cuadrada, el par dadopor el motor se reduce en aproximadamente un 20 %.
ESQUEMA BASICO DE UN VARIADOR DE FRECUENCIA
K M1
\ L 1 LZ L31I
f = 50 Hz
1) Conjunto variador de frecuencia compuesto basicarnente de:2) Rectificador de corrientes tritasicas.3) Filtrado por condensador.4) Paso de corriente continua a corriente alterna, 0 base de tiristores.5) Deteccion de la intensidad de corriente 1mabsorbida por cada fase motor.6) Regulacion de la variacion de frecuencia.7) Control de la velocidad, que con las referencias de 1m(5), velocidad elegida (6) y filtrado (3), actua directamente
sobre los tiristores a traves de (8).8) Control digital que envia la serial de (7) a (4).
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
157
REGULADORES DE VElOCIDAD PARA MOTORES DE c.a. CON ROTOR EN c/c
A continuacion se estudian los principales conceptos a tener en cuenta en el momento de estudiar la aplicacionde reguladores de velocidad para motores de c.a. con rotor en c/c (corto/circuito).
1) Velocidad (n)
60· fn=-p- (l-s)
La velocidad que se obtiene en el eje del motor viene dada par la siguiente formula:
n - velocidad en r.p.m.f - frecuencia a que se alimenta el estator en Hz.p - pares de palos del motor.s - deslizamiento.ns - velocidad sincronica en r.p.m.
Par transmitido por el eje del motor (Mm)
Mm - par en Nm.K - coeficiente.V - tension aplicada al estator en V.f - frecuencia con que se alimenta el estator en Hz.P - potencia en KW.n - velocidad en r.p.m.
3) Control del par, con variaci6n de velocidad
Manteniendo constante la relacion V1/f1. se obtiene una regu-lacion de velocidad a par constante y par tanto:
Alcanzada la tension nominal. puede seguirse regulando la velocidaddel motor. aumentando la frecuencia (f). pero manteniendo latension nominal (V). En este caso habra una disminucion de lapotencia (P) y el par (M).
ns - ns=---ns
2)
Mm = K (i)'
Mm= 9550' Pn
a 2fEn la figura arriba representada pueden apreciarse graficamente las variaciones que se dan en potencia y paral no ser constante la relacion V1/f1.
tIlIn 6M/Mn
5
~ r-,~ ~
\ IK
V~--I~
MA MsMn
10I
4
3
2
o
Curva caracterfstica del arranque de un motor de c.a.can rotor en c/c, can sus valores principales y lugardonde se dan.
M - par en Nm.Ma - par de arranque en Nm.Mk - par maximo en Nm.Mn - par nominal en Nm.Ms - par de recuperaci6n en Nm.nk - velocidad can par maximo en r.p.m.ns - velocidad de sincronismo en r.p.m.sk - deslizamiento maximo.sn - deslizamiento nominal.la - corriente de arranque en A.Ik - corriente can par maximo en A.1m - corriente del motor.In - corriente nominal.
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
158
1) Ondulador
EI ondulador es un convertidor electrico que transforma tensi6n continua (DC) en alterna (AC) con posibilidadde variaci6n de tensi6n y frecuencia.
2) Senal anal6gica de referencia
Senal variable en forma continua. por ejemlo 07 10V 0 4 a 20 mA y que se utiliza como referencia para fijarla velocidad deseada.
3) Senal digital
Serial oscilante y no continua con la que trabaja un aut6mata y un ordenador.
4) Modulador senoidal
Metodo que permite a partir de una tensi6n continua, obtener una tensi6n alterna cuya componente fundamentales senoidal, careciendo de arm6nicos de baja frecuencia.
La corriente obtenida en cargas inductivas (motor), es practicarnente senoidal,
V
/ ,I I I---t ~ •••
~~ •••II' III.
~, I~ lilt.
I
Fig. 1.-Tensi6n con modulaci6n senoidal.
Fig. 2.-Corriente en el motor, visto en el osciloscopio.
5) Relaci6n tension. frecuencia. par y escalones de variaci6n
En el grMico abajo representado pueden apreciarse las variaciones de frecuencia, tensi6n y par.
UUmrix
/I /T /--:7'J / 1 //1--1--1-- -..;.-Iy' 1/ I 1/ / _-- 1/1 .( /f //1 /1-...---:::..r- _-t- I
/ )<;.//-1 .........5.-- -- -r 1 I 1/ y r-- ....-t/_::.t--'"1-- I I 1 I
/'//~/A~;;>~-=--r-I I 1 I 1:~ ~:::::-¥;::F"':::--I I I I I I I
• :~~II I I I I I I I1 1 I I I I I I I
Umln fT 0 30 40 sr 60 80 1rO 120 150 180 200 IPar constante Tension constante
La relaci6n tensi6nffrecuencia (Uff) puede regularse por medio de un potenci6metro, pudiendo seleccionarsela gama de control a par constante y tensi6n constante.
Existe la posibilidad de seleccionar curvas de par reducido para ahorro de energia en rnaquinas de par creciente.
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
6) Reactancia de linea
159
Ll------eE:3~------~o~I~~--~••~---QR-L2----~E3~~--~o~ SL3 E3 o~~~---~----"----~TFl KMl XL
Se coloca una reactancia en la linea de alirnentacion, cuando la potencia de cortocircuito es tal que: 40 % I cc(red) > In equipo.
U 6--------('"v 0-----1\W~----.....
M
3 I\J
7) Protecci6n de 105 equipos de variaci6n de frecuencia
A continuacion se relacionan una serie de sistemas de proteccion de los equipos de variacion de frecuencia.
1) t.imitecion de sobreintensidadEste dispositivo permite durante la aceleracion (arranque). 0 durante la marcha nominal. reducir la tensiony la frecuencia para limitar la corriente. siempre que se detecta una intensidad que supere un porcentajedeterminado sobre su valor nominal.
2) Dispara por sobreintensidadEste sistema proteje contra puntas de corriente instantaneas, cuyo valor supere el 300 % de In eficaz.
3) Disparo por sobrecargaEsta proteccion actua por ejemplo. cuando se da una intensidad punta durante un tiempo. Ejemplo: > 130 %In. > 35s.
4) Limite de la sotxetensionDurante la deceleracion, la tension en ellado del ondulador aumenta. Cuando alcanza un valor determinado(120 % de Uc. por ejemplo). se detiene la deceleracion.
5) Disparo por sobretensionCuando el ondulador en su lado de c.c. supere por ejemplo los 120 % de su tension nominal. se para el equipo.
6) Dispara por baja tensionSe producira paro del equipo. cuando falta por ejemplo tension en la red de alimentacion durante> 20 s.o baja la tension de la red por debajo de 85 % de su valor nominal.
7) Otras elementos de proteccionEI equipo podra IIevar otros elementos de proteccion que podran ser internos como los arriba descritos 0externos. como los fusibles. reles termicos de proteccion, etc.
8) Caracteristicas principales de un equipo variador de frecuencia
Para hacer mas ilustrativo este apartado y teniendo en cuenta que los equipos tendran diferencias entre sfsequn sea su eplicacion y la evolucion de la tecnologfa en el tiempo. ponemos un ejemplo de caracteristicas deun equipo. con sus posibles valores.
- Proveedor: Marca del equipo .- Modelo _ .- Potencia del equipo . .- Corriente de salida ..- Potencia maxima del motor .- Entrada trifasica: Tension .
Frecuencia . .- Salida tritasica: Tension maxima .
Frecuencia . .- Estabilidad de la frecuencia .- Frecuencia de arranque .- Posibilidades de control .
- Capacidad de sobrecarga .- Tiempo de aceleracion y deceleracion .. .- Par de arranque . .- Precision .- Hesolucion .- Sefial de referencia .- Control velocidad: Por potenciornetro .
Por corriente .. .Especial por corriente .
lZl.XXXp= 7.5 kw.1= 11 I'l.Pl = 5.5 kw.U =440± 10% V.f= 50/60 Hz.Us = 44OV. sin carga.f, = 2.5 -i- 240 Hz.0.5 % de la frecuencia maxima.fr = 0.5 Hz.Marcha adelante/atras/impulsos/paro emergencia/mar-cha lenta.110% continuo. 150 % durante 30 s.1 a 20 s/3 a 60 s.Mas dell 00 %.% = 0.5 de la frecuencia nominal. 25' C ± 10' C.f3 =0,01 Hz.Potenciornetro 0-1 OV (4 ..;..20 mA. 1 ..;..5V opcionales).3k/0.5w.0-12V DC.0-20mADC.
10Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.160
- Protecciones .. .- Funciones exteriores . . . . . . . . . . . ..- Ventilaci6n .- Condiciones ambientales .
Diversos.Diversos.Autoventilado 0 ventilaci6n forzosa.Temperatura ambiente. 0 -i- 40> C.Humedad relativa de hasta 90 %. sin condensaci6n.No a ambientes contaminantes.
9) Elecci6n del motor
Determinar las caracteristicas de un motor trifasico de c.a. con rotor en cortocircuito que acciona una rnaquinaque necesita en su eje un par constante de 35 Nm en una gama de velocidades. variable entre 400 y 2000r.p.m.
Se procedera en primer lugar a calcular la potencia del motor. a partir del par necesario en el eje de la rnaquina.
M = --,9c..:5..:.50-=-.;·P- 35 X 20009550
M'nP= =7.33 KW9550n
A continuaci6n. sobre el cataloqo del constructor de motores elegido se seleccionara el motor cuya potenciatenga un valor inmediatamente superior a la potencia de calculo.
a) Caracteristicas del motor
Potencia P = 7.5 KWVelocidad n = 1.440 r.p.m.Rendimiento l] = 86 %Factor de potencia cos IJ = 0.85Intensidad a 380 V I = 15.4 AIntensidad de arranque I, = 6.6 InPar de arranque MAIM.= 2.4Par maximo.. .. . .. . . .. MM/M. = 2.8
b) Cstcuto de los valores dados
1) Potencia del motor (P)
_ y'3'U'I'cos<jl'l]P - 1000
y'3 X 380 X 15.4 X 0.85 X 0.861000 = 7.409 KW(7.5 KWdel motor)
2) Par nominal del motor (M,J
9550· Pn
9550 X 7.409 = 49.13 Nm2000
3) Par maximo del motor (M,J
M. = 2,8 M. = 2.8 X 49.13 = 137.58 Nm
4) Par de arranque (MJ
M. = 2.4 M. = 2.4 X 49.13 = 117.91 Nm
c) Precisiones sabre el motor elegido
Un motor de 4 polos como el elegido puede alcanzar mas del doble de su velocidad nominal. Por encima de2.000 r.p.m. el motor puede ser sobrecargado de acuerdo con las posibilidades del variador elegido.
d) Posibilidades que permite la utilizaci6n de variadores de frecuencia
Los variadores de frecuencia. adernas de proporcionar al motor una variaci6n de velocidad. pueden incrementarla potencia del motor. variando la relaci6n tensi6n/frecuencia.
Sobre cada aplicaci6n debe exponerse al proveedor de 105 equipos las necesidades que la maquina tiene. paraconseguir que las prestaciones dadas por el equipo sean las que cubren las necesidades planteadas.
A 10 largo de la obra, se insiste en la necesidad del contacto directo del utilizador con el proveedor. Siempreestara mas al dia el que investiga. inventa y crea, que el que utiliza.
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.
10) Frenado dinamico
EI frenado dinarnico es un procedimiento que permite el frenado controlado del motor, haciendo que el motordevuelva energia al equipo de continua del ondulador, disipandose esta energia sobre una resistencia de formacontrolada.
Este sistema de frenado es imprescindible cuando se desean decelaraciones rapidas y controladas.
La resistencia de frenado se coloca exteriormente.
r'-'-'-'-'-'-'-'~i I------9-~ ~~~----~L 1
L2L3 ----0--1
IL _iIIL._._._._._._._.
RESISTENCIA DEFRENADO
11) Clases de corriente
Utilizamos dos clases de corriente, que se simbolizan tal como se indica a continuaci6n.
a) Corriente alternab) Corriente continua
Representaci6n
En espanol En ingles
CA ACCC DC
10
161
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
162
CURVA DE TENSION
TENSION ALTERNARECTIFICADOR (U)
VARIACION DE FRECUENCIALl-l2-L3
RED TRIFASICA
Esquema de principioFrenado dinarnico
FUSIBLES
REACTANCIA DE CHOQUE
ONDULADOR(A tiristores)
TENSION ALTERNA
CORRIENTE
Arriba se representa latransforrnacion de latension e intensidad entrela red y el motor.
r--IIIIIIIII~1-4---4~I'IIIIIIIIIIIIL _
-----------------------,IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII----------------------~
UNIDAD DE MANDOY REGULACION
RECTIFICADOR DE CA A C.C.(A diodos)
RESISTENCIA DE FRENADO
FUSIBLE
ELEMENTO DE IMPULSOSDE FRENADO (A tiristores)
I.U
SELECCION DE LAFRECUENCIA (velocidad)I.U.
MOTOR TRIFASICO
Esquema basico de un equipo para variacion de frecuencia (convertidor). para elmando de un motor trifasico con rotor en jaula de ardilla.
EI equipo arriba representado en sus elementos principales puede resumirse enel esquema que a continuacion les representa.
CONVERTIDORMOTOR
RED
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
163
Variaci6n de velocidad para motor trifasico de c.a. por medio de un convertidor de impulsos digitales, quepermite variaci6n de velocidad sin escalonamiento, bien sea para control de un solo motor, como es este caso,o para motores agrupados en paralelo.
Caracterfsticas del esquema, en la paqina siguiente.
F2
RF
L1 L2 L3 MOTOR TRIFASICO DE C.A. CONCONTROL DE VELOCIDAD
II ENTRADA DE SENALES DE II MANDO Y CONTROL Ir------..,-- - ---1I I II I MANDO II ACTIVACION I REGULACION II ETAPA I CONTROL II POTENCIA I DIGITAL I
I I I
UNIDADDE
MANDO
ENTRADAS Y SALIDASEXTERIORES
II I I XL
POTENCIA
CONVERTIDOR DE FRECUENCIA
10Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.164
EI esquema de la paqina anterior correspande al mando de un motor trifasico de c.a. con variacion de velocidad,10que se logra par medio de un convertidor de impulsos digitales.
ESTUDIO DEL ESQUEMA
1 ) Esquema de potencia
EI esquema de potencia esta formado par:
L 1, L2, L3 - Red de alirnentacion tritasica.
F1 - Fusibles de proteccion general.KM 1 - Contactor trifasico.
XL - Inductancias de red.CF - Convertidor digital de frecuencia.
M - Motor trifasico de c.a.F2 - Rele de sobreintensidad.
RF - Resistencia de frenado.f) - Sondas terrnicas para control de temperatura en devanados de M.GI - Generador de impulses.
2) Esquema de maniobra
Mando de un contactor (KM1) desde un pulsador de marcha S1 y otro de paro S2.
EI esquema dispone de fusibles (F3) de proteccion,
En este caso. el esquema de maniobra tiene par finalidad alimentar de corriente al equipo convertidor y con elloal motor.
3) Convertidor
En el convertidor se aprecian las partes siguientes:
- Etapa de potencia.
- Activacion etapa de potencia.- Mando, requlacion, control (digital).- Unidad de mando.- Entrada de senates de mando y control.
4) Caracteristicas tecnicas principales del equipo
Las caracteristicas del equipo seran en cada caso las que ofrezca el constructor y algunas de estas podrian ser:
- MOdulos de inversion de giro (derecha-izquierda).- Entradas para finales de carrera.
- Rampas de aceleracion y deceleracion.- Indicador de frecuencia.- Indicador de r.p.m.
- l.irnitacion de intensidad para sobrecargas en aceleracion 0 desaceleracion.
- Control de temperatura de devanados.
- Regulacion de curvas de tension y frecuencia.
- Mensajes de funcionamiento y fallos del equipa.
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
165
2
3@
® 456789
,10I
380/415 V50160 Hz
Q1 ESQUEMA
KM1
Mandoremota
"'---"""T"j __ ..••1
Otras entradas ycontroles opcionales
u v
R
',-' ',-'L L -1 +-5V(C.C.)
4+-20mA @FrenadoDinarnico
®Serial analoqica
I. Red trifasica de alimentaci6n.II. Regulador electr6nico de velocidad. por variaci6n de frecuencia.III. Motor trifasico de c.a. con rotor en c! c.IV. Resistencia para el frenado dinarnico.V. Esquema de maniobra del contactor KM1.VI. Mando remoto del equipo.VII. Otras entradas y controles opciones.
10Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.166
EI esquema de la paqina anterior corresponde al mando de un motor trifasico de c.a. con rotor en cortocircuitoconectado a un regulador de velocidad. EI esquema esta dividido en las siguientes partes que se estudian acontinuaci6n:
I. Red trifasica de alimentaci6n
- Redtrifasica a 380 V Y 50 Hz.O - Seccionador trifasico con fusibles de protecci6n.KM1 - Contactor trifasico.
II. Regulador electr6nico de velocidad. por variaci6n de frecuencia
Caracterfsticas principales
- Tensiones: 380/415 V.- Frecuencia: 50/60 Hz.- Frenado dinarnico,- Mando remoto e incorparado.- Control de rampas de aceleraci6n y deceleraci6n.- Etc.
III. Motor trifasico de c.a, con rotor en c/ c
- Potencia en KW.- Velocidad n en r.p.m.- Tensi6n: 380 V.- EI regulador debera ajustarse alas prestaciones que debe dar el motor.
IV. Resistencia para el frenado dinamico
Esta funci6n sera necesaria cuando se pida un paro rapido y controlado. La resistencia de frenado se coloca enel exterior del regulador.
V. Esquema de maniobra del contactor KMl
- 01 - Seccionador general con fusibles de protecci6n.- A su salida se conecta el equipa de maniobra del contactor KM 1. cuya bobina KM 1 esta pilotada par un
pulsador de marcha S2 y otro de paro Sl.
VI. Mando remoto del equipo
1) Referencia externa DC. 0 - + 10 V.2) Potenci6metro de referencia con montaje sobre el regulador 0 exterior.3) Medidor de la velocidad a partir de la frecuencia.4) Selector de referencia externa.5) Marcha/paro.6) Reset.7) Sentido de giro.8) Marcha a impulsos.9) Emergencia.
10) Reenganche.11) Otras maniobras.
VII. Otras entradas y controles opcionales
Sequn sean las necesidades de la aplicaci6n el regulador ira equipado de entradas y controles opcionales quepermitan el control del motor de la rnaquina 0 del proceso.
AI hacer el pedido del equipa se tendran en cuenta las necesidades. las cuales seran bien seiialadas alfabricante.
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
167
KMl -
o---~IP
F1
VARIACION DE VElOCIDAD PARA MOTORTRIFASICO DE C.A. POR VARIACION DEFRECUENCIAUN SENTI DO DE GIRO
F2
F1
F2
R 5 T
(OSCILADOR)
VARIADOR
DE
FRECUENCIA
u v 'vi
U2 V2 'vi2
N----~~---4----KMl R.CFi ltro
2) Esquema de maniobra
MOTOVENTILADOR
1) Esquemade potencia
EI motor Ml esta refrigerado por el motoventilador M2.
Decriptivo en paqina siguiente.
U1 Vl 'vi1
MOTOR PRINCIPAL
R
c
10Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a.168
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTOR TRIFASICO DE C.A. POR VARIACION DE FRECUENCIAUN SENTIDO DE GIRO
1) Esquema de potencia
01 - Seccionador trifasico con fusibles incorporados.KM 1 - Contactor trifasico.P - Potenciornetro de requlacion.Hz - Frecuencimetro.VF - Variador de frecuencia.F1 - Rele terrnico de M1.D - Dinamo tacornetrica de requlacion,M 1 - Motor trifasico de c.a.F2 - Rele terrnico de M2.M2 - Motor trifasico de c.a.
2) Esquema de maniobra
EI equipo de maniobra corresponde al del mando de un contactor por medio de un pulsador de marcha S1 y unpulsador de paro S2.
La bobina del contactor KM1 tiene conectado en paralelo un filtro RC.
La variacion de velocidad se hace a traves del potenciornetro de requlacion P.
La velocidad dada por el motor esta en funcion directa de la frecuencia. EI control de velocidad se hace por mediode la serial que lIega de la dinamo tacornetrica D, al equipo electronico del variador.
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTOR TRIFASICO DE C.A. POR VARIACION DE FRECUENCIA.INVERSION DE GIRO
1) Esquema de potencia
01 - Seccionador tritasico con fusibles incorporados.KM1, KM2 - Contactores trifasicos que forman el inversor.P - Potenciornetro de requlacion,Hz - Frecuencimetro.VF - Variador de frecuencia.F1 - Rele terrnico.D - Dinamo tacornetrica de requlacion.n - Contador de revoluciones del motor (r.p.m.)M - Motor tritasico de c.a.
2) Esquema de maniobra
EI equipo de maniobra corresponde al del mando de un inversor con pulsador S1 para marcha a derecha,pulsador S2 para marcha a izquierda y pulsador S3 para parar.
AI igual que el esquema anterior, la variacion de velocidad se hace a traves del potenciometro de requlacion P.
Establecida una determinada velocidad sera el equipo electronico del variador de frecuencia el encargado demantenerla, de acuerdo con las referencias que lIeguen de la dinamo tacornetrica. Las variaciones de cargadesequilibran los valores de referencia. Sera en este caso, cuando el mismo equipo electronico realice lascorrecciones que permitan que el eje del motor mantenga la velocidad sin variacion.
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
169
L 1 N
KM1
R 0(OSCILADOR)
VARIADOR
DE
FRECUENCIAU V W
F1
u v w
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORTRIFASICO DE C.A. POR VARIACION DEFRECUENCIAUN SENTIDO DE GIRO
L1---
F1p
c
R
N----~~--~-----KM1 R.CFilt r 0
EI mando del equipo de maniobra del contactor KM1 se hacedesde una caja de pulsadores de marcha y paro,EI esquema de potencia dispone de un seccionador general Q1con fusible incorporado.
VARIADOR DE FRECUENCIA MONOFASICO
Este variador de frecuencia permite que se conecte alas bornas de su salida, un motor trifasico de pequeiiapotencia (3 KW) con variaci6n de frecuencia, estando conectado a una red monofasica.
Las prestaciones dadas por el motor y por el variador son excelentes, aun en estas circunstancias dealimentaci6n.
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
170
EQUIPO VARIADOR DE FRECUENCIA. CARACTERISTICAS
Como continuaci6n del esquema de la pagina anterior, se indican a modo de ejemplo, algunas de las caracteristicasprincipales del equipo de variaci6n de frecuencia.
Tensi6n de red
Frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Potencia del motor
Salida nominal
220/240V en c.a., entre L1 y N
50/60 Hz.
3kw.
3 kVA.
Corriente de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5/5,4 A
200 % de la Is durante 0,5 s a 150 % durante 1 min.Capacidad de sobrecarga . . . . . . . . . . . . . . ....
Frecuencia de salida
Controles de marcha en .. . . . . . . . . . . . . . . .
Protecci6n del motor y equipo variador .
Posibilidad de frenado dinarnico
Tipo de servicio. Etc. . . . . • . . . . . . . . . . . . . . ...
0,5 a 360 Hz.
Aceleraci6n y frenado.
1En funci6n alas prestaciones que pueda dar el equipoelectr6nico de variaci6n.
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
171
VARIACION DE VELOCIDAD PARA MOTORTRIFASICO DE C.A. POR VARIACION DEFRECUENCIA.INVERSION DE GIROQ 1 \\."'..l\1~ ..•.•\.\
p
L1---
R S T
(OSCILADOR)
VARIADOR
DE
FRECUENCIA
u v w
F1
u V VI
N----~----4-----------~~----.----RCFi It ro
KM1 KM2 R.CFi I tr 0
1) Esquema de potencia 2) Esquema de maniobra
La seleccion de giro del motor se hace mediante un inversor de contactores,
La requlacion de la velocidad se hace per medio del potenciornetro P.
Pulsador 51 - Marcha a izquierda. Pulsador 52- Marcha a derecha.
Pulsador 53- Pare.
R
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
172
L 1 L2 L3
IIIQl~:-lliLTIT
KMl
VARIACION DE FRECUENCIA PARA VARIOS MOTORES
En el caso aqui estudiado, la variaci6n de velocidad repercute sobretodos los motores conectados al convertidor de frecuencia. Las carac-terfsticas de este esquema se estudian en la paqina siguiente.
R S T
VARIADOR DE FRECUENCIA
Ul Vl Wl U2 V2 W2 U3 V3 W3 U4 V4 W4
VF
U3 V3 W3Ul Vl Wl U2 V2 W2 U4 V4 W4
KA2 KA3
1) Esquema de potencia
Po t
KAl KA4
Variaci6n de velocidad para motores trifasicos de c. a. 10
173
L1
F2<"1
F4lJ-2
F6(9-3
F8 - --jI,,"4 Ul U2 U3 U4
F1 F2 F3 F4N------~~~~__~----------~----~~----~__~~
KA4KHl KA2 KA3KAl
2) Esquema de maniobra
1) Esquema de potencia
EI esquema de potencia esta formado por los siguientes elementos:
Q1 - Interruptor de accionamiento manual con disparo por sobreintensidad.KM 1 - Contactor trifasico.VF - Ondulador. Variador de frecuencia.F1, F3, F5, F7 - Fusibles de proteccion para los motores.F2, F4, F6, Fa - Reles terrnicos de proteccion para los motores.M1, M2, M3, M4 - Motores trifasicos de rotor en cortocircuito. Todos son de iguales caracterfsticas.(v1-KA 1).. - Dispositivos de proteccion contra baja velocidad.
2) Esquema de maniobra
EI conjunto de motores esta gobernado por el contactor KM1, que es mandado desde el pulsador 51 paramarchar y desde el pulsador 52 para parar.
Mediante el ondulador, variador de frecuencia, se puede aumentar 0 disminuir la velocidad de todos 105 motoresa un mismo tiempo. La serial al variador se envfa por medio de un potenciornetro (Pot.).
EI variador de frecuencia es capaz de alimentar a 4 motores a un mismo tiempo.
La suma de potencias no podra superar la capacidad del variador.
Los contactos v1 a v4 son centrifugos. Dado que en estado de reposo (motor parado) el contacto esta abierto,tienen conectado en paralelo un contacto temporizado (reles KA 1 a KA4), que permanece cerrado durante larampa de aceleracion, abriendose a continuacion. cuando los contactos v1 a v4 se supone que ya estan cerradospor efecto de la velocidad. Si uno de 105 motores baja su velocidad, el contacto (v) se abre, con 10 que cae lamaniobra, parandose 105 motores (todos).
10Variaci6n de velocidad para motores tritasicos de c. a.174
VARIADOR DE FRECUENCIA Y MOTOR
L1'--~~------Q1 E-Efi-
IIIL
F3
L l'
P1
N--~~-~-~~--KMl Marcha F1
Esquemas de potencia y maniobra para el arranque de un motor tritasico de corriente alterna con variacion develocidad por variador de frecuencia y motor para ventilador que refrigera al motor principal.
EI circuito dispone en su conjunto de:
- Un seccionador general 01 con disparo por sobreintensidad.- Un contactor KM1 que alimenta al variador de frecuenca y de este al motor M1 y al motor M2.- Un variador de frecuencia pilotado desde el potenciornetro Pl.- Heles de proteccion terrnica F1 y F2.- Motor principal M1 con puesta a tierra.- Motor del ventilador con puesta a tierra. M2.
La puesta en servicio se realiza como sigue:
Pulsar en 01.- Pulsar en 52.- Regulacion de velocidad en Pl.
EI paro se realiza al pulsar en 51. dispararse 105 reles F1 0 F2. 0 el seccionador general 01 por accionamientomanual 0 por sobreintensidad.
1i~j[kQjU@!l@j~@@j ~@!l!lO@j[JjJU@j
~@[JjJUo[JjJ(jj]@]
Rectificaci6n de corrientes alternas '.' 177
Introducci6n a los motores de c.c. 178
Motores de excitaci6n independiente 180
Motores de excitaci6n serie 181
Motores de excitaci6n shunt . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 182
Motores de excitaci6n compound 184
Curvas caracterfsticas de los motores de c.c 181
Variaci6n de velocidad en motores de c.c. 188
Regulaci6n de velocidad para motores de c.c. .. 189
Variadores de velocidad para motores de c.c. 190
Variadores rnonotasicos 195
Vehfculo electrico a baterfas 209
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA 11
177
RECTIFICACION DE CORRIENTES ALTERNAS
En todo 10 que se refiere a onduladores y variadores, hay una parte muy importante de estos equipos en queel rectificador de corrientes alternas, tanto en pequena como en mediana y gran potencia, es el centro delaparato y por tanto, de su aplicaci6n industrial. Los equipos de rectificaci6n estan constituidos por rectificadores,tiristores u otro elemento de rectificaci6n.
A continuaci6n se estudian las conexiones de rectificaci6n, mas importantes.
Equivalencias:Uc - Tensi6n en voltios, en el circuito de c.c.Ic - Intensidad en amperios en el c.c.Ub - Tensi6n de alimentaci6n del circuito de c.a.
.SEMIONDA I(~Monotasico con transformador. :~[]'Um =U/n \ I
1 cicio IPUSH-PUll r/\Monofasico con transformador :~rn+(Oposicion).
Um = 2U/nv:
I. 1 cicio .1PUENTE
~
Monotasico con transformador. :=tl t§L]+Um = 2U/n
I. .I1 cicio
SEMIONDA
K2\MTrifasico con transformador. :3~1Um=~ . .!L2 n
14 1 cicio .1+PUSH-PUll
:3Trifasico con transformador. t
-Um = 3U/nI
I. .\I cicio-
PUSH-PUll +
Trifasico con transformador. '3- -Um = 3U/n : _ J,. I. I ciclo .1-
,
11Motores de corriente continua178
INTRODUCCION A LOS MOTORES DE C.C.
Los motores de c.c. tienen. entre sus particularidades. la de poder variar su velocidad, con la avuda de unreostato 0 un variador de velocidad. regulando la tensi6n del bobinado inducido.
Los motores de c.c. pueden ser de diversos tipos, atendiendo a la forma de excitaci6n que disponga el motor.Los mas empleados V utilizados son:
- Motor de c.c. de excitaci6n independiente.- Motor de c.c. de excitaci6n serie.- Motor de c.c. de excitaci6n derivaci6n (shunt).- Motor de c.c. de excitaci6n compuesta (compound).
Los elementos principales de estos motores son:
a) Inducido. con: bobinado rotorico. colector. delgas y escobillas
Polos de conmutaci6n.
GO - OH
EI borne A se conectara con el + de linea.
b)
lb)
2b)
3b)
Bobinados inductores
Independiente -----
OK
OF
J 0
E 0Serie
Derivaci6n . CO ••..•..•__ ~OD
c) Reostato de regulacion
L __ -<E:7R L - conexi6n con el + de linea.R - uni6n al arrollamiento en derivaci6n (borne C).M - uni6n al arrollamiento inducido (borne A).
d) Placa de bornas
A continuaci6n se representa la placa de bornas de un motor de c.c. con excitaci6n compuesta (compound).
oCD
Observaci6n importante: En un motor de c.c .• la escobillao borna + cor responde a la entrada de corriente al indu-cido.
En las dinamos la polaridad esta invertida.®A
e) Escobillas
EI bobinado inducido esta alojado en un circuito maqnetico giratorio. por 10que debe ser alimentado a traves decontactos (escobillas) que inciden sobre un colector de delgas.
Las escobillas V el co lector son una de las partes debiles de los motores de c.c. 10 que obliga a una atenci6nespecial. va que es origen de averfas.
Las escobillas se fabrican en aleaciones a base de grafito V cobre.
f) Carcasa
A la carcasa van fijados los bloques maqneticos que con sus bobinas conforrnaran los bobinados inductores Vlos polos de conmutaci6n.
Motores de corriente continua
Para ilustraci6n del lector se presenta a continuaci6n el esquema de un bobinado inducido en sus representacionesrectangular y circular.
Se trata de un rotor de K = 24 ranuras, 2p = 4 polos, U = 1 secci6n por ranura.
EI bobinado es imbricado simple, progresivo, con conexiones equipotenciales de 1.' clase.
a) Representaci6n rectangular
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II I I I I I I I r I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
b) Representaci6ncircular
11
179
Motores de corriente continua180
11
+
~KMl ----
A BH
KHZ
R
+
l J
K
MOTORES DE EXCITACIONINDEPENDIENTE
MOTOR DE EXCITACION INDEPENDIENTE
Un sentido de giro
Caracteristicas principales
- Par de arranque muy elevado.
- Caracterfsticas muy similares al motor deriva-cion (shunt).
- Gran flexibilidad de mando.
- Bastante estable.
- Facil control de su velocidad de forma autorna-tica.
Campo de aplicaci6n
Maquinas herramienta.
- Maquinas especiales.
+
KMl
BHA
KH3
+
( D
MOTOR DE EXCITACION INDEPENDIENTE
Inversi6n de giro
La inversion de la corriente se hace sobre el bobi-nado inducido.
Circuito de potencia
a) Giro a derechaContactores KM 1 + KM3.
b) Giro a izquierdeContactores KM2 + KM3.
Motores de corriente continua 11
181
KMl
KMl
+
~
L A BHR
F E A BH
E
J
F
MOTORES DE EXCITACIONSERlE
MOTOR DE EXCITACION SERlE
Un sentido de giro
Caracteristicas principales
a) Intensidad de arranque (Ia)la ;::::2,5 In sin reostato.la ;::::1,8 In con reostato.
b) Par de arranque (Ma)Ma - 1 -i- 4 veces el par nominal (Mn) Elevado.
c) Otras caracterfsticasMotor muy inestable.Peligro de embalarse cuando disminuyemucho la carga resistente.EI arranque debe empezarse con carga,en caso contrario, se embala.
d) Utilizaci6nEn tracci6n (Iocomotoras y gruas).
MOTOR DE EXCITACION SERlE
Inversi6n de giro
La inversi6n de la corriente se hace sabre el bobi-nado inducido.
No es habitual hacerlo sobre el bobinado inductor,par su elevado coeficiente de autoinducci6n.
Circuito de potencia
a) Giro a derechaContactores: KMl + KM2.
b) Giro a izquierdaContactores: KMl + KM3.
11Motores de corriente continua
+
tKM1
BH
182
A
1
( D
MOTORES DE EXCITACIONSHUNT
MOTOR DE EXCITACION SHUNT
Un sentido de giro
Caracteristicas principales
a) Intensidad de arranque (Ia)la :::::10 In sin reostato.la :::::1,8 In con reostato.
b) Par de arranque (Ma)Ma·:5 1,5 Mn.Medio. Menor que el motor serie.
c) Otras caracterfsticas- Motor muy estable.- EI arranque debe efectuarse sin carga.- Conviene colocar un reostato de arranque
en el bobinado inducido.
d) •Utilizaci6nMaquinas herramientas, por su estabilidad.
+
KM1
BHA ( D
MOTOR DE EXCITACION SHUNT
Inversi6n de giro
La inversi6n de la corriente se hace sobre el bobi-nado inducido.
Circuito de potencia
a) Giro a derechaContactores: KM 1 + KM3.
b) Giro a izquierdaContactores: KM2 + KM3.
Motores de corriente continua 11
183
DATOS Y CARACTERISTICAS A TENER EN CUENTA AL ELEGIR UN MOTOR
En este caso se toma para el estudio, un motor con excitacion en derivacion.
Sea un motor cuyos datos son:
- Tension de la red alterna .- Tension inducido .- Bobinado de excitacion .- Proteccion .- Potencia nominal .- Velocidad basica .- Intensidad nominal .- Par nominal .- Velocidad maxima rnecanica ~ ..•...- Velocidad maxima electrica ........•........- Rendimiento .- Potencia de la excitacion .- Cafda de tension .- Momento de inercia .
3 X 380V;) 50 Hz.U =440V.Shunt.IP 54.Pn = 104 Kw.n,= 168 r.p.m.In = 2596..Mn = 594 Nm.3.3oor.p.m.2.200 r.p.m.Tin =90,7%.Pex= 1,9 Kw.6.u = 25V.J or 1/4 GD' = 0,65 Kgm'.
OTRAS CARACTERISTICAS QUE COMPLEMENTAN AL MOTOR
- Dinamo tacornetrica para control y requlacion de velocidad.
- Termistores para deteccion de temperatura.
- Ventilacion forzada por ventilador centrffugo con filtro accionado por un motor trifasico de c.a. y de P = 1,1Kw, U = 380V e I = 2,6A.• Volumen de aire: Q = 950 m'h .• Cafda de presion: 950 N/m', equivalente a 95 mm de cda.
- Presostato que indique existencia de ventilacion,
- Otros elementos de proteccion y control.
CALCULO Y COMPROBACION
a) Potencia nominal (Pn)Pn = U . I . Tin = 440 X 259 X 0,907 = 103,36 Kw (104) a 1.680 r.p.m.
b) Par nominal (Mn)
Mn = 9.55Z~ Pn = 9.55?~604 = 591,19 Nm (594)
Variando la tension del inducido «U), se reduce la potencia y velocidad en la misma proporcion y en consecuencia,otros valores del motor.
Suponiendo se solicite una velocidad en eje de nl = 1.000 r.p.m., los valores y prestaciones del motor sedanlos siguientes:
1) Tension delinducido (Ul)
Ul =J:!..:....Q.L = 440 X 1.000 =261,9Vn 1.680
2) Potencia nominal del motor (Pl)
Pl =~= l04Xl.ooo =61,9Kwn 1.680
3) Intensidad obsorbida (11)
Pl 61.90011 = Ul . Tin = 261,9 X 0,907 = 260,58A
4) Par en el eje a n 1 = UXXJ r.p.m. (Ml)
Ml = 9.550 X Pln1
9.550 X 61,91.680
591,14 Nm (1)
(1) Par constante. No hay variacion.
Motores de corriente continua184
11
D (
MOTORES DE EXCITACIONCOMPOUND
MOTOR DE EXCITACION COMPOUND
Un sentido de giro
Caracteristicas
- Suen par de arranque, mejor que el motor de-rivacion (shunt).
Muy estable, no se embala.
Para maiiejo de grandes inercias.
Par muy variable con la velocidad.
Aplicaci6n
- Pequerios motores.
- Ventiladores, bombas.
- Laminadores, volantes de inercia.
- Traccion.
KMl
E F ( D A BH
MOTOR DE EXCITACION COMPOUND
Inversi6n de giro
La inversion de la corriente se hace sobre el bobi-nado inducido.
Circuito de potencia
a) Giro a derechaContactores: KMl + KM2.
b) Giro a izquierdaContactores: KMl + KM3.
Motores de corriente continua 11
185
OTRAS FORMAS DE ARRANOUE
L1 LZ
01 ---------
T
R1 R2
p
A
KO---....J
Esquema de potencie para el arranque de un motor dec.c. de excitaci6n independiente.
EI esquema consta basicarnente de los siguientes ele-mentos:
F1 - Fusibles de proteccion.01 - Seccionador 0 contactor sequn el tipo de maniobra
de que se trate.T - Transformador especial que alimenta por separado a
los circuitos de rectificacion de corriente del inducidoe inductor.
Rl - Rectificador en puente para el inducido del motor.R2 - Rectificador en puente para el inductor del motor.A - BH - Inducido el motor M.J - K - Bobinado inductor independiente, del mismo
motor M.P - Potenciornetro para la requlacion de velocidad del
motor, que se logra al variar la tension del bobinadode excitacion independiente J-K (inductor).
KM1
Esquema de potencia para el arranque de un motor dec.c. de excitaci6n independiente.
EI esquema que dispone de inversor de giro constabasicarnente de los siguientes elementos:
Rl R2
Fl - Fusibles de proteccion.KM - Contactor III.R1 - Rectificador trifasico en puente a base de transis-
tores, para alimentar al inducido.R2 - Rectificador en puente para alimentar al inductor
del motor.KMl + KM2 - Contactores sequn se seleccione uno u
otro se logra que el motor gire a derechao izquierda.
A - BH - Inducido el motor M.J - K - Bobinado inductor independiente, del mismo
motor M.P - Potenciornetro para la requlacion de velocidad del
motor.
KMl
p
K
Llc
11
H
Esquema de potencia para el mando de un motor dec.c. en conexion compuesta «compound», e inversionde giro por medio de los contactores KMl y KM2.
EI motor esta alimentado por un equipo rectificadorformado por un autotransformador trifasico variable ysu correspondiente rectificador a diodos en conexionpuente.
La maniobra se adaptara a la demanda concreta de lamarcha de la rnaquina de que se trate.
Motores de corriente continua186
OTRAS FORMAS DE ARRANQUE
L1 L2 L3
E
•• ~ ••..• .A
--. ...•.A .A...•.A LAro., ...•
.J• .'
F
KM1 KM2
D GB
L 1 L2 L3
p
KM1
uc D
Esquema de potencia para el mando de un motor dec.c. en conexion compuesta «compound», e inversionde giro por medio de los contactores KM 1 y KM2.
EI motor esta alimentado por un equipo rectificadorformado por amplificadores maqneticos (transductores)que ahora han side sustituidos por tiristores tal comose estudia en el presente capitulo y que tienen el in-conveniente de no poderse efectuar el frenado conretorno a la red.
Los transductores en este caso estan regulados pormedio de un rectificador en puente gobernados a suvez por un potenciornetro p.
Motores de corriente continua 11
187
CURVAS CARACTERISTICAS DE LOSMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
MOTOR DE EXCITACION SERlE
n
o 2
la :2: 2,5 In, sin reostato.la :2: 1,8 In, con reostato.Ma: 1.4 veces el par nominal (Mn).
MOTOR DE EXCITACION SHUNT
n
M
2
MOTOR DE EXCITACION COMPOUND
n
M
21----------~
la: 1,8 a 6 In, sequn sea la excitaci6n serie.Ma: < 2 veces Mn.
la :2: 10 In, sin reostato.la :2: 1,8 In, con reostato.Ma: 1,5 veces Mn.
n - velocidad.I - intensidad absorbida.la - intensidad de arranque.In - intensidad nominal.M - par motor.Ma - par de arranque.Mn - par nominal.
11Motores de corriente continua188
VARIACION DE VELOCIDAD EN MOTORES DE C. C.
1) Variacion de velocidad
La variacion de velocidad de un motor de c.c. se consigue por la variacion de la tension del inducido (Ub), 0 porvariacicn del flujo inductor util, 10 que se consigue regulando la corriente de excitacion en las bobinas polaresprincipales.
Formulas para el cetculo de la velocidad
6O·1oa·E.~n= 0 N p
n - velocidad en r.p.m.E - f.c.e.m. generada en el bobinado inducido.o -flujo util que recorre la arrnadura del rotor en Maxvelios.
K = 60· 10a . ~N p
N - n." de conductores del inducido.a - pares de ramas en paralelo.p - pares de polos del motor.
n = K Ub-(Uco + Rt 'Ii)o
Ub - tension en bornes del inducido en V.Uco - caida de tension en el colector en V.Rt - resistencia total del inducido en n.Ii - intensidad que recorre el bobinado inducido en A.
Si consideramos el valor de las caidas de tension, como despreciable (dependera de 105 casos), la velocidad (n)quedaria como sigue:
Uco + Rt • Ii - valor a no tener en cuenta
En esta formula queda claro que la velocidad depende de 105 dos factores arribacitados y que son:tension en bornes (Ub) y flujo util inductor (0).
Ubn=--o
Hasta la lIegada de los variadores electronicos de velocidad para motores de c.c., las formas de regular lavelocidad de estos motores eran por los procedimientos que se citan a continuacion:
a) Par veriscion de la tension en barnes (Ub).
- Control reostatico de la tension rotorica. Traccion electrica.- Empleando un elevador/reductor.- Modificando el acoplamiento de dos motores.- Sistema Ward Leonard.
b) Par veriscion de flujo (0)
- Reostato de requlacion de campo.
2) Inversion de giro de motores de c.c.
La inversion de giro de un motor de c.c. se requiere en gran cantidad de aplicaciones. Para cambiar el sentidode giro de un motor de c.c. hay que variar el campo rnaqnetico en uno de 105 dos circuitos del motor (inducidoo inductor). En la practice. la variacion del sentido del campo maqnetico se hace sobre el bobinado inducido.
En este mismo capitulo se estudia la forma de conseguir la inversion de giro para 105 diferentes tipos de motorde c.c.
3) Frenado de motores de c.c.
EI frenado 0 parada rapida es una de las maniobras mas importantes a realizar en el mando de un motor.EI frenado para un motor de c.c. puede hacerse por:
- Frenado por recuperacion de energfa.- Frenado reostatico.- Frenado por inversion de corriente.
Motores de corriente continua 11
189
REGULACION DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE C.C.
1) Regulaci6n de la velocidad de un motor de c.c. en funci6n de la fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m.)del motor
CD
2) Regulaci6n de la velocidad de un motor de c.c. por dinamo tacometrica
CD
Como iniciacion a la requlacion de velocidad de motores de c.c. se representan arriba dos de las formas deregular la velocidadseiialando los elem~ntos basicosque se precisan, que se detallan a continuacion, y que sonobjeto de estudio en el presente capitulo.
1) Referencia de velocidad.2) Comparador.3) Amplificador de velocidad.4) Comparador.5) l.irnitacion de intensidad.6) Rectificadorde corriente para la potencia (tipo puente).7) Lectura y control de intensidad.8) Motor de c.c. (inducido).9) Tension de retorno (U motor).
10) Tension de retorno (Dinamo tacornetrica).
CD
11Motores de corriente continua190
VARIADORES DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE C.C.
CONCEPTOS SOBRE VARIADORES DE VELOCIDAD Y MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
A continuacion y como introduccion en el tema principal de este capitulo. que es el de la aplicacion de variadoresde velocidad para motores de c.c.• se define una serie de conceptos que avudaran al lector a mejor comprenderesta aplicacion.
1) Convertidor estatico
Con este nombre se designa a todos 105 dispositivos electronicos a base de semiconductores destinados acambiar la forma de la energla etectrica de alterna a continua (rectificador) y continua en alterna (ondulador).
2) Variador de velocidad
Equipo electronico mediante el cual se gobierna un motor de c.c. con posibilidad de controlar y variar suvelocidad.
3) Tensi6n nominal de linea
Valor eficaz de la tension a la entrada del convertidor.
4) Tensi6n nominal de inducido
Valor medio de tension que puede obtenerse del convertidor. teniendo en cuenta todas las posibilidades delconvertidor y del transformador si 10 tuviera, contando con ± 5 % de tolerancia de la tension de linea. sequnnorma DIN 40.030.
Cuando se trata de convertidores rnonofasicos puede obtenerse esta tension aun en caso de tolerancias de-15%y+10%de la linea.
5) Tensi6n continua de excitaci6n
Valor medio en la tension en la excitacion, a la tension media nominal de la linea y con carga nominal. Estatension variara en el mismo porcentaje que la de la linea en 105 rectificadores de excitacion no controlados.
6) Valores maximo. eficaz y medio
a) Valor medio (Am)
Am=2Aott
Ao - valor maximo
b) Valor eficazA= Ao
v'2
c) Relaci6n entre el valor medio yeficaz
.z, Am= v'2A2
7) Corriente nominal
Valor eficaz de la corriente de la linea. en condiciones de carga nominal.
8) Corriente de empleo
La norma IEC 146 define varias clases de servicio para convertidores.
SERVICIO CLASE I: Empleo al 100% de In. sin posibilidad de sobrecarga.
SERVICIO CLASE II: Empleo al 100 % de In. con posibilidad de sobrecarga de In durante 1 min. Esta sobrecagapodra producirse cada 10 minutos como maximo.
SERVICIO CLASE IV: Empleo al 100 % de In con posibilidad de 125 % In durante 2 h y 200 % de In durante 10 s.Las sobrecargas han de ir seguidas de tiempo suficiente para que el motor adquiera latemperatura de regimen.
Las corrientes de empleo deberan reducirse cuando las condiciones ambientales sean superiores a 40 °C entemperatura y mas de 1.000 m de altitud. Cuando esto suceda se procedera como sigue:
Reducir 1.2 % por cada 0 C que supere 105 40 °C.Reducir 1 % por cada 100m por encima de 105 1.000 m.
Motores de corriente continua
9) Corriente de sobrecarga
La maxima corriente de sobrecarga depende de la velocidad del motor y de la aplicaci6n. Hasta la maximavelocidad electrica, los motores pueden soportar 180 % de la In durante 30 s cada 30 min.
10) Corriente de regimen estacionario
La corriente de sobrecarga admitida cuando el motor funciona en regimen estacionario y con la ventilaci6n enfuncionamiento.
Asi, par ejemplo, de las caracteristicas de un motor se leen las siguientes intensidades en el tiempo.
Corriente de carga en %de In, en servicio continuo
Tiempo
180ln
100 In50ln20 In10 In
10 s30s90s10minContinuo
11) Factor de forma
Es la relaci6n entre el valor eficaz y el valor medio de la magnitud periodica. Este factor da una indicaci6n derizado de una onda de tensi6n 0 de corriente.
Con corriente continua pura, el factor de forma es 1.
Para factores de forma en la corriente del inducido mayores de 1,2 a 1,3 puede ser necesaria la colocaci6n deuna reactancia en el circuito del inducido, dependiendo del tipo de motor.
Ff = lef1m
12) Corriente asimetrica
La ondulaci6n de corriente afecta alas perdidas y a la conmutaci6n del motor. Los datos del motor estanbasados en una corriente asimetrica maxima dell 0 %.
It:::Al
Tiempo.
13) Par maximo
III - ondulaci6n de corriente asirnetrica del convertidor
In - corriente nominal del motor
~~ = % (por ejemplo 10 %)
Sequn la norma IEC 34-1 los motores pueden ser sobrecargados con el 160 % del par nominal durante 15 scada 5 minutos.
14) Relaci6n de corriente-par
EI par es lineal con la corriente, hasta 100 % de la In. Despues cae para dar el 160 % del par nominal para unacorriente del 180 %. Motores con devanado normal shunt. Tolerancias ± 5 %.
% P.,'60f-":.----.--r-r-r71,••f------1H-j,o"l-i1lOf------1f--j<9-+-i
M=9550' Pn
M - par en NmP - potencia en Kwn - velocidad en r.p.m.
100 1100 '"
11
191
111Motores de corriente continua
192
15) Potencia maxima permanente del inducido
La potencia maxima se obtiene como producto de la tensi6n nominal Un y la corriente permanente en su valorsenalado en CLASE I y las condiciones ambientales.
P=U'I(w)
M'nP, = 9550 (Kw)
P,= M·2n·n (w)60
U - tensi6n de inducidoI - intensidad inducidoP - potenciaM - par motor en Nmn - velocidad en r.p.m.
16) Convertidores reversibles
Se denominan convertidores reversibles 0 de cuatro cuadrantes a aquellqs que permiten flujo de energia en losdos sentidos de linea a motor y viceversa (motor a linea).
Estos convertidores permiten el control del motor, tanto si el motor arrastra la carga, como si es arrastrado porla carga (frenado).
17) Convertidores no reversibles
Se denominan convertidores no reversibles 0 de un cuadrante, aquellos que permiten s610 el control deaceleraci6n y arrastre de la carga, pero no permiten por ellos mismo el control del frenado.
Cuando se emplean estos convertidores, la deceleraci6n no podra ser mas rapida que 10que permita el frenadode la carga 0 inercia arrastrada.
18) Frenado dinamico
Procedimiento por el cual se controla la deceleraci6n 0 paro de un motor y la rnaquina accionada, haciendo queel motor disipe la energia cinernatica sobre una resistencia, con 10que se consigue regular la frenada.
19) Frenado por accionamiento reversible
Procedimiento citado en el punto 16, que permite el control de las aceleraciones y las deceleraciones, tanto sila carga arrastra al motor, como si el motor arrastra a la carga.
20) Elecci6n del motor
EI motor se eleqira en funci6n a la velocidad y par que necesite la maquina a accionar.
En regimen estable, el motor proporciona un par motor (Mm) que equilibre el par resistente de la rnaquina (Mr),de forma que Mm = Mr.
La potencia rnecanica (P),que debe proporcionar el motor a la velocidad (n) viene dada por la siguiente f6rmula:
P -enWMm-en Nmn - en r.p.m.
2'n'nP=Mm-oo-
21) Caracteristicas del motor de corriente continua
Mas adelante, se trata sobre las caracterfsticas de un motor propias de su circuito electrico. sin embargo, elmotor puede lIevar otros complementos, a saber:
a) Generador tecornetrico
Dinamo de irnan permanente de caracteristicas, por ejemplo:
- 60 V a 1.000 r.p.m.- Tensi6n en vacio a 1.000 r.p.m .- Resistencia de inducido .- Corriente de carga maxima .......•...•.•.............- Velocidad maxima reversible .- Potencia nominal ......................•.•......•....- Peso .- Precisi6n ..................................•.......•...- Ondulador de baja frecuencia ....•....................- Momento de inercia .
60V1200180mA9.000 r.p.m.4W1,85 kg1%0,5%9,5 X 10.5 Kgm'
Motores de corriente continua
b) Generador de impulsosEI generador de impulsos es un transmisor fotoelectrico alimentado a 24 V en c.c. EI nurnero de impulsos porvue Ita es de 300.
c) Rele de velocidad
Es un rete de baja velocidad basado en el empleo de las corrientes de Foucault, provisto de un rotor de imanespermanentes. Dispone de microcontactos que actuan a la velocidad ajustada, actuando para ambos sentidos derotacion.
d) ReJede control de presion de aireHele que detecta la falta de aire de refriqeracion del motor. Por norma general, para que entre en servicio elmotor de c.c.. antes debera estar en marcha el ventilador.
e) Detector de temperatura
Termistor 0 termistores que se vuelven operativos cuando se supera una determinada temperatura.
f) Resistencias calefactorasResistencias especiales utilizadas para calentar 105devanados, cuando las temperaturas ambientales 10requieran.
22) VelocidadLa velocidad es proporcional a la f.c.e.m. E
E = U - (R • I) E = K . 0 . n
U·R·lmn= K.0 R . I - calda de tension ohmica
EI par es proporcional a la intensidad media (1m)del inducido
M=K'0Im
La velocidad varta con la tension del inducido y con este la potencia. En el ejemplo del motor del punto 21,cuando se baja la velocidad a 1.000 r.p.m., tarnbien 10hara la potencia y la tension de inducido, siendo el parconstante.
In=~1M . n 589 X 1000
P = 9550 = 9550 = 61,67 KW
U = J:!....:....r:! = 440 X 1000 = 261 9 V (tension inducido)1 no 1680 '
De la formula n = U ·t ~m, 5010varia la tension del inducido, manteniendo igualla 1my por tanto el flujo 0.
23) TransductorHasta la introduccion de 105tiristores en 105equipos de variacion de velocidad, se empleaban amplificadoresmaqneticos, lIamados transductores. Los transductores tienen el inconveniente de que con ellos no puedehacerse el frenado con retorno a la red. Tienen por el contrario la ventaja de dar un servicio similar altransformador.
La variacion de velocidad se consigue utilizando un transformador de nucleo saturado (transductor) en uncircuito economizador alimentado por una tension variable.En este capitulo se estudia la aplicacion de transductores.
24) Elecci6n del rele termicoPara una tension de inducido (U) y un rendimiento (1/) del motor, la intensidad media (1m)del inducido es:
1m=.J:...1/'U
EI conocimiento del valor eficaz de la intensidad (Ief = 1,5 1m),permite definir el calibre del rele terrnico deproteccion, asi como su punto de requlacion.
11
193
11Motores de corriente continua194
25) Formas de regulaci6n de la velocidad
La requlacion de velocidad se obtiene controlando en permanencia la tension de alimentaci6n suministrada almotor de forma que compense la caida de tension ohrnica R . I.
La velocidad requerida en la aplicacion se selecciona mediante potenciornetro. que da lugar a una tension dereferencia.
La tension de referencia esta com parada en permanencia a una tension imagen de la velocidad real del motor.Cualquier diferencia detectada, es utilizada para cebar los tiristores y obtener la velocidad requerida.
Hay dos formas diferentes de requlacion, a saber:
a) Requlacion por fuerza contraelectromotriz del motor (f.c.e.m.) medida en las bornas del motor.(E = U - (R ' I)), Y siendo proporcional a la velocidad, en el caso de motores de excitacion constante.
b) Hequlacion por dinamo tacornetrica. Este sistema requiere que el motor se equipe en su eje libre con unadinamo tacornetrica que proporciona una tension de referencia, proporcional a su velocidad de rotacion.
26) Elecci6n de la regulaci6n de velocidad
De las dos formas de requlacion, la mas precisa es la que utiliza dinamo tacornetrica.
Tipo de regulaci6n Gama develocidad
Diferencia maxima de velocidad en %de la velocidad seleccionada.
Para variaci6n de par de 0.2 M a M
F.c.e.m. 1-101-20
±3%±5%
Dinamo tacornetrica 1-201-30
±2%±3%
Ejemplo de utilizacion: Sea un motor equipado con dinamo tacometrica de gama 1-30.
Para 2.500 r.p.m. la velocidad puede variar entre:
_25OOX3_+var - 100 - - 75 r.p.m.
Velocidad entre: 2.500 + 75 = 2.575 r.p.m.2.500 - 75 = 2.425 r.p.m.
var = 25~~ 3 = ± 7,5 r.p.m.
Velocidad entre: 250 + 7,5 = 257,5 r.p.m.250 - 7,5 = 242,5 r.p.m.
Motores de corriente continua 11
195
VARIADORES MONOFASICOS
Caracterfsticas principa/es a tener en cuenta en este tipo de unidades monotssices de rectificaci6n, poniendoleva/ores a/as caracterfsticas, por resu/tar mas didectico y prectico.
a) Caracteristicas tecnicas del circuito de control
- Tension de linea en c.a. a 50/60 Hz- Tolerancia de la tension de linea .- Tensiones de alirnentacion internas .- Tension de referencia .
Potenciornetro de referencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..Rampa de aceleracion .Gama de requlacion con dinamo tacornetrica .Precision con dinamo tacornetrica .
- Tension de dinamo tacornetrica a tension nominal .Realirnentacion de corriente shunt .Limite de corriente .Cornpensacion del IR (maximo % nil inducido) .Bloqueo inicial .
- Aislamiento galvanico control potencia ..- Temperatura ambiente de funcionamiento .- Temperatura de almacenamiento .
Humedad relativa (sin condensacion) ...•....- Otros valores a la demanda .
b) Caracteristicas tecnicas del bloque de potencia
- Tension de linea . .- Frecuencia . . . .- Tolerancia en la tension .- Corriente nominal. . .- Calibre de los fusibles .- Tension nominal ..............•....- Tension sequn DIN 40.030 .
Corriente permanente .Corriente de empleoFactor de forma rnax. en corriente .Potencia maxima permanente ...Potencia nominal del motor
- Tension c.c. . .- Corriente permanente .- Disipacion de calor- Temperatura ambiente de funcionamiento .- Temperatura de almacenamiento- Humedad relativa (sin condensacion)- Altitud maxima sin ventilacion
U = 220V 1380VF = 50/60 Hz%=+15,-151=10AI = 12A (rapidos)U= 180/310VU= 1501260V1= 12,5A1=10A2P = 2,25/3,8 KwU = 1,5/2,6 KwU = 195/340VIc 1,5APt= 35WT.'=-10755'CT.' = -20 7 80' CH=95%h = 1.000 m
U = 220V 1380V% = +10, -10VU=±10U=0710VR = 2,5 7 5KQt= 5s1750%= 1U = 45 7145Vr = 14(+5 %) mQ1=13A%=l,4porlto = 100 msNo tieneT.'=-10755'CT.' = -20 7 80' CH=95%
1 UN~
INDUCIDO
EXCITACION
CONDICIONESAMBIENTALES
11Motores de corriente continua196
L1 N
c
D
Esquema simplificado para el arranque y control de un motor de c.c. mediante rectiticedor monoissico y variadorde velocidad.
A continuaci6n se detallan los elementos principales del equipo.
1) Circuito de control
1.1) Rectificador c.a. a c.c. (-/=).
1.2) Sincronismo.
1.3) Aceleraci6n.
1.4) Regulador de velocidad (n).
1.5) Regulaci6n de intensidad (I).
1.6) Generador de impulses.
1.7) Potenci6metro de referencia.
1.8) Entrada de dinamo tacornetrica para control y regulaci6n de la velocidad.
2) Circuito de patencia
2.1) Rectificador que alimenta a la excitaci6n derivaci6n (shunt).
2.2) Rectificador de potencia que alimenta al inducido.
2.3) Resistencia limitadora.
3) Motor de c.c. can excitaci6n shunt
3.1) Circuito inducidoEI rotor lIeva en un extremo de su eje, una dinamo tacornetrica.
3.2) Circuito inductor derivaci6n (shunt).
4) Caracteristicas generales de este equipo
Regulador no reversible de tensi6n con puente monofasico semicontrolado.Posibilidadde regular la velocidad y el par.Rampasde aceleraci6n y deceleraci6n ajustables.Control mediante potenci6metro para las funciones de: aceleraci6n y deceleraci6n, velocidad 0 tensi6n deinducido, compensaci6n de IR, limite de corriente, estabilidad de velocidad y de corriente.Otras funciones.
Motores de corriente continua 11
197
L1 L2U
'"
c o A
~ -KG
BHA - Aceleraci6nB - Regulador de intensidad (I)C - Regulador de velocidad (n)D - Aceleraci6n
REGULADOR NO REVERSIBLE DE TENSION CON PUENTE MONOFASICO SEMICONTROLADO
1) Alimentaci6n de c.a. rnonofasica.
2) Rectificaci6n de puente rnonotasico semicontrolado.
3) Rectificador para alimentar a la excitaci6n.
4) Motor de c.c. Devanado inducido.
5) Devanado inductor.
6) Dinamo tacometrica para control de velocidad.
7) Potenci6metro de regulaci6n de velocidad.
8) Caracteristicas de este equipo.
Posibilidad de regulaci6n de la velocidad 0 del par motor.
Circuito de control en lazo que admite dos tipos de realimentaci6n:
- Tensi6n y compensaci6n de IR, 0 mediante dinamo tacornetrica.
Limitaci6n de intensidad ajustable durante el arranque, 0 en caso de sobrecarga del motor.
Rampas de aceleraci6n y deceleraci6n ajustables por separado.
Control mediante potenci6metro de las siguientes funciones: Aceleraci6n y deceleraci6n, velocidad 0
tensi6n de intensidad maxima, compensador de IR, etc.
198
11Motores de corriente continua
CD11 LZ L3 L1 LZ L3l1 L2
®
2
E F BH A
EQUIPO DE REGULACION UNIDIRECCIONAL
Este equipo s610permite un sentido de giro al motor.
En este esquema simplificado se representan las partes principales del equipo regulador.
1) Red trifasica de corriente alterna, 220/380V; 50/60 Hz.Si el equipo es de otra tensi6n, habra que colocar un transformador.
2) Equipo rectificador de corrientes trifasicas, a base de tiristores.
3) Transformador-Rectificador a tensi6n constante, con la que se alimenta el devanado inductor.
4) Motor de c.c. Devanado inducido.
5) Devanado inductor de excitaci6n shunt.
6) Dinamo tacornetrica accionada por el motor M.
7) Potenci6metro exterior de regulaci6n y selecci6n de la velocidad.
8) Modulador.
9) Regulador de la corriente.
10) Regulador de la velocidad.
11) Rampa de aceleraci6n.
12) Comparador.
13) Rectificador de corriente con variaci6n de sus valores en funci6n de los consumos del motor, devanadoinducido.
Motores de corriente continua 11
199
L1L2r'-IIiiIIIIIiIIL.
L1 L2 L3 L1 L2 L3._._._-_._._._.,I!!I
C D
I
IIII__..J
A BH
EQUIPO DE REGULACION BIDIRECCIONAl
Este equipo permite la inversion de giro del motor al cambiar la corriente sobre el circuito del inducido (A-BH).
Esquema simplificado en el que se representan las partes mas importantes del mismo, a saber:
1) Red trifasica de corriente alterna, 220/380V; 50/60 Hz.Si el equipo es de otra tension, habra que colocar un transformador.
2) Rectificador de corriente a base de tiristores. Sequn que se pilote un grupo u otro, el signo positivo I+)estara en A 0 en BH, con 10que se consequira la inversion de la corriente.
3) Transformador-Rectificador a tension constante, con la que se alimenta el devanado inductor.4) Motor de c.c. Devanado inducido.5) Devanado inductor de excitacion shunt.6) Dinamo tacornetrica accionada por el motor M.7) Potenciornetro exterior de requlacion y seleccion de la velocidad.8) Modulador.9) L6gica de mando de la conmutacion.
10) Regulador de la corriente.11) Regulador de la velocidad.12) Rampa de aceleracion.13) Comparadores.14) Rectificador de corriente con variacion de sus valores en funcion de los consumos del motor, devanado
inducido.
Motores de corriente continua 11
200
L1 ----------~._--------~._------------------~------__,L2------------~~--------~_.----------------~--~----t_~L3-----------4--~-.----~~~~------------_+--~--~~~_,PE----------~~~~~~~~~--~------------~--~,F2
F3
Ll' L2'U' E1 E2 E3 0·24I
VARIAOOR EC
Pot
U V WA1 A2 F1 F2
F5
+ + +
IN
K~11
XL
KA1
KH1
KH2
CONEXIONES EXTERIORES DE UN EQUIPODE MAN DO Y CONTROL PARA MOTOR DE C.C.CON REGULACION DE VELOCIDAD
En este caso se trata de un convertidor no reversible 0
de un cuadrante que no permite el control de frenado,pero sf el control de la aceleraci6n y el arrastre de lacarga.
Para que pueda ponerse en servicio el motor M 1, anteshabra de entrar en servicio el ventilador, motor M2.
Motores de corriente continua 11
201
CONEXIONES EXTERIORES DEL EQUIPO REPRESENTADO EN LA PAGINA ANTERIOR
A continuaci6n se estudian los elementos principales que comprende el equipo de maniobra del motor de c.c.,con regulaci6n por variador de un cuadrante.
L1 }L2 Alimentaci6n principal de c.a.L3P.E. Conducci6n a tierra.
F1 Fusibles de protecci6n para grupo rectificador a base de tiristores.F2 Fusibles de protecci6n para equipo de rectificaci6n y regulaci6n del variador.F3 Fusibles de protecci6n del equipo de maniobra.F4 Fusibles de protecci6n del motor del ventilador.F5 Rele terrnico de protecci6n del motor M2.
XL Inductancias de red.TR - Transformador para circuito de maniobra.
VAR - Variador de velocidad de un cuadrante.
L1'L2'L3'
E1E2E3
EC
DTM1IN
KA1KM1KM2-
M2
515253
Alimentaci6n de c.a. a grupo rectificador.
} Alimentaci6n de c.a. a equipo de rectificaci6n y regulaci6n del variador.
Entradas cables de control.
Dinamo tacornetrica. Cable apantallado. Atenci6n a polaridad y giro.Motor inducido.Inductor.
Rele de arranque.Contactor de potencia para alimentaci6n rectificaci6n.Contactor de potencia para motor M2.
Motor trifasico para el ventilador.
Pulsador de marcha del motor-ventilador.Pulsador de marcha del motor y equipo principal.Pulsador de paro.
FUENTE ALiMENTACIONPRINCIPAL
L1 L3 El
CAMPO Y CONTROL
E2,._.I!IIIL._,
L2
IV IV IV
+A1 FlA2
ALiMENTACIONINDUCIDO
ALiMENTACIONINDUCTOR
ENCENDIDOAPAGADO
iii._._._.
F2
Motores de corriente continua
KA1
11
202
BI
K
Mar
F1
~--------~----------~a
EM
KM1
A a b BH
L-------~--~--__~--4_ __~-- __.b
Red: 380 V; 50/60 Hz
._._._._.--.--._.--.--.,
iVARIADOR I
II
Un sentido de giro
KA1 KM1
Elementos que comprende el presente es-quema para el arranque de un motor dec.c. con un sentido de giro.
Q1 - 5eccionador general con fusibles.
KM 1 - Contactor de potencia.
51. 52 -Pulsadores de paro y marcha.
KA 1 - Hele auxiliar con funci6n de anti-parasitado.
VARIADOR - Equipo rectificador de co-rriente alterna en continua y ele-mentos de regulaci6n y contro/.
R1 - Resistencia de frenado.
F1 - Rele terrnico de protecci6n en elcircuito de c.c.
- Detector de umbra/.
- Motor (inducido).
- Inductor del motor M.
- Dinamo tacornetrica.
- Potenci6metro de referencia.
- Esquema de maniobra para lapuesta en servicio del motor conregulaci6n de la velocidad por me-dio del potenci6metro Pot.
KA
M
BI
DT
PotPot EM
Motores de corriente continua 11
203
KA1
KM2
r-------4r--------------------------------.u
~--~--~--~~~--~------~--_+__bMar KA1 KM1 KM2
a b
VARIADOR
Bl
K
Red: 220 V; 50/60 HzDos sentidos de giro
Elementos que comprende el presenteesquema para el arranque de un motorde c.c. con inversion del sentido de giro.
Q1 - 5eccionador general con fusi-bles.
KM 1, KM2 - Contactores de potenciaque conforman el inversor degiro.
51, 52, 53 - Pulsadores de paro y delos dos sentidos de giro.
KA 1 - Rele auxiliar con funci6n de an-tiparasitado.
VARIADOR - Equipo rectificador de co-rriente alterna en continua yelementos de regulaci6n ycontrol.
F1 - Rele terrnico de protecci6n en elcircuito de c.c.
KA - Detector de umbral.
M - Motor (inducido).
BI - Inductor del motor M.
DT - Dinamo tacornetrica.
Pot - Potenci6metro de referencia.
EM - Esquema de maniobra para lapuesta en servicio de un motorcon inversi6n del sentido de giroy regulaci6n de la velocidad pormedio del potenci6metro Pot.Pot
E"M
Motores de corriente continua 11204
L1 L2
KM2
Esquema de potencia para el gobierno de un motor dec.c. por medio de un variador de velocidad, pilotado porpulsadores de marcha y parada, con requlecion por po-tenciometro, control por dinamo tecometrice, inversionde giro y frenado al paro.
)80/22011 Red de 380V y frecuencia 50/60 Hz.
12
K
Motor con devanado inductor independiente.
K
._._._._._._--,4 .
VA III
-~
r·-·--L1•
iiIL~. M2
JKM2,--
L2'
VARIADOR
KM1
Q b
81
, -J
Rp
F1
Rf
Motores de corriente continua
Esquema de maniobra para el mando del motor de c.c. cuyo esquema de potencia queda representado en lapagina anterior.
'-~--~--~---4r---~------------------------------------~4KMl
~--~--~~--~--~~----~----~--------------------------~--~Q
~--------------~--~----~--~~~--~--------~--~----~--~bKAl KMl KM2KM3
Relaci6n de material que comprende el presente esquema de potencie y maniobra
Ref. Denominaci6n
M Motor de c.c. de 5,5 KW. Bobinado inductor independiente (B.I.)Vv Variador de velocidad para motor de c.c.
KM1-KM2 Inversor antiparasitario.KM3 Contactor antiparasitado para el frena do.KA1 Hele auxiliar de KA antiparasitado.KA Selector de umbral,F1 Rele terrnico de protecci6n.Q1 Seccionador con dos fusibles de potencia, mas un fusible para la maniobra.Rp Potenci6metro.T Transformador 380/220 V.
Rec Rectificador en puente.S1-S2 Pulsadores de marcha.
S3 Pulsador de paro.Rf Resistencia de frenado.DT Dinamo tacornetrica
11
205
20611Motores de corriente continua
TLl---4 u
<DL2----1
KMl•.._._. __ .-_._-._._.-._._.I r'-'-'-'--'--'--'--'-''''''. ® .
~~~--~N ®!i I Ii i! iI ii L_.L
!!-.11I.._._._._._._ . ....J
c
Esquema de base para el mando de un motor de c.c. par medio de un variador reversible antiparalelo a tiristores.
EIvariador consta de los elementos siguientes:
A - Conjunto del variador.B - Elementos de regulaci6n del variador.C - Elementos de potencia del variador.
Analisis detallado del esquema
1. Redde corriente alterna (L1-L2).2. Seccionador con fusibles.3. Contactor KM1.
4. Transformador T.5. Fusiblesde protecci6n en circuito de c.a. que precede al equipo rectificador Fl.6. Puente convertidor constituido por dos grupos de tiristores G1 y G2 en conexi6n antiparalelo.7. Resistenciashunt.
8. Inducido del motor de c.c. (A-BH).9. Inductor del motor de c.c. Bobinado independiente J-K.
10. Dinamo tacornetrica para control de la velocidad real del motor.11. Elemento regulador de velocidad.12. Elemento regulador de intensidad (+ I).
13. Elemento regulador de intensidad (- I).14. Componentes de contraste y regulaci6n.15. Elementos de control.
16. Regulaci6n exterior de la velocidad.
Motores de corriente continua 11
207
F1L 1 5
FlffiL2
F1NL3
KM.1 KM2
®
T ® N teo rrco
KM1 ®
POTENCIA
I.real
Regulae.velocidad
Regula.Control corrien.
N.real
+ +
Esquema para el mando de un motor de corriente continua con un sentido de giro, incluyendo circuito deregulaci6n del numero de revoluciones y la intensidad.
K BH
@
A. Circuito Quealimenta al bobinado independiente J-K.B. Circuito Quealimenta al bobinado inducido del motor de c.c. con su correspondiente equipo de rectificaci6n.C. Equipo regulador de intensidad y velocidad.D. Motor de c.c. con dinamo tacornetrica DT para la regulaci6n de velocidad.E. Regulaci6n exterior de la velocidad.
Motores de corriente continua
ARMARIO CON VARIADOR ELECTRONICO DE VELOCIDAD
11
PE
208
ao
r-----~~--------~~----4_----~--------_1~---------Llr---_+----------~._--_+----_+~------~~---------L2.-~----~----~~--~~~~~~----_+~._------L3ic---J ,),1 'l~ -J Q1.,_~J1~_1tu L_~~\1...... n Li"'rl1* 0 0 0 0 0 ,~~KM
1 r I I I11213 41s16171819 11011b l3 1L.j1s\16117\18119\2021 21231z4~s~6127~1tz9b(hll32b3/34bsb~
I I I I I I I IIll. I I , J,J. - -b,J . - - :_ ~
~24V
IGllfGO/1101220V~lI!"
UNEAU=220/380V
50/60 Hz
Ejemplo de aplicaci6n de un equipo electrico para el mando y gobierno de un motor de corriente continua.
~~~ ifMARCHA PARADA
51 52
APARAT05DE MEDIDA
--
En el esquema se representa el armario electrico y su esquema de conexionado.
En la practice, el electricista que realiza la instalacion y conexionado del equipo, motor, armario y elementos demaniobra, normalmente no debe hacer otra cosa que limitarse a realizar el conexi onado que indica el esquemaque acornoana al equipo suministrado por el proveedor del equipo de maniobra y requlacion.
Conviene insistir en la necesidad de recibir del suministrador toda la informacion y asistencia tecnica que seprecise. No es facil conocer todas las tecnologfas y menos cuando evolucionan tan rapidarnente, por 10que esnecesario una buena informacion cuando se quieren obtener todas las prestaciones que un equipo puede dar.
EXCITACION
VENTILADOR
INDUCIDO
DINAMO ..../iJ\....TACOMETRICA 1 \d'---~
POTENCIOMETRODE REGULACION
11Motores de corriente continua209
VEHICULO ELECTRICO A BATERIAS+
+
R
2.' Velocidad. Velocidad intermedia.1.' Velocidad. Arranque.
++
~,..: 81
illor: 82.....L.-...:J:...
~•••l 82....J......
...:r..
4.' Velocidad. Velocidad intermedia.3.' Velocidad. Velocidad econ6mica
++
~.,.: 81m
: 82--1-
~
5.' Velocidad. Gran velocidad. 6.' Velocidad. Marcha atras.
Motores de corriente continua 11
210
VEHICULO ElECTRICO A BATERIAS
En los seis esquemas representados en la paqina anterior se representan otras tantas combinaciones posiblesde marcha para una carretilla con motorizaci6n electrica.
EI equipo dispone basicarnente de:
B1 } Baterias recargables.B2
M1 } Motores de c.c.M2
Elementos electricos de maniobra, control y protecci6n.
Combinaciones posibles
1. 1.' VELOCIDAD. Arranque.
B1 y B2 en paralelo.
M1 y M2 en serie.
2. 2.' VELOCIDAD. Velocidad intermedia.
B1 y B2 en paralelo.
M1 y M2 en serie. Bobinados de excitaci6n serie en paralelo.
3. 3.' VELOCIDAD. Velocidad econ6mica.
B1 y B2 en paralelo.
M1 y M2 en paralelo.
4. 4.' VELOCIDAD. Velocidad intermedia.
B1 y B2 en serie.
M1 y M2 en serie. Bobinados de excitaci6n serie en paralelo.
5. 5.' VELOCIDAD. Gran velocidad.
B1 y B2 en serie.
M1 y M2 en paralelo.
6. 6.' VELOCIDAD. Marcha atras.
B1 y B2 en paralelo.
M1 y M2 en serie.
Motores electricos. Aplicaci6n industrial 213
Motores paso a paso . . . . . . . . .. 214
Motores Brushless 217
Motores rnonofasicos 222
Motores universales : 228
..MOTORES ESPECIAlES
APLICACION INDUSTRIAL
..,"-,
<SERVOMOTORES
Caracteristicas .
Motores de corriente continua (c.c.).Excitacion a base de imanes ceramicos permanentes de elevada energia intrinseca y fuerza coercitiva.Buena requlacion y estabilidad.Par elevado.Posibilidad de fuertes aceleraciones y desaceleraciones.Gran estabilidad de marcha, incluso a bajas velocidades.
- Amplio campo de variacion de giro.- Elevada inercia terrnica,- Admite sobrecargas prolongadas.- Para cargas de pequefia y media potencia.
Datos tecnicc;!s principales
- Alimentacion en c.c.Par maximo a rotor bloqueado, en Nm.
- Potencia, en Kw.- Intensidad maxima, lrnax., en A.- Tension maxima en bornas, Vrnax.- Temperatura maxima en bobinados, e rnax. = 155' C.- Velocidad maxima, nmax. = 3.()()() r.p.m. (e.p.).- Peso en Kg.- Aislamiento: Clase F.
Ejecucion. p.e., cerrado (lP44).- Escobillas con facil acceso.- Pueden lIevar freno electrornaqnetico.- Ventilacion forzada 0 independiente.
Aplicaciones
Este tipo de motores se utilizan principalmente para el movimiento de rnaquinas herramientas con avanceconvencional 0 numerico,
Acoplamiento directo al eje individualizando los movimientos, con movimientos precisos y control ados a 10 largodel proceso.
Tarnbien se utilizan en otro tipo rnaquinas que precisen avances precisos.
12
213
Motores especiales 12
214
MOTORES PASO Y PASO
1) Caracteristicas que 10 definen
Los motores paso a paso vienen definidos por el nurnero de posiciones, 0 paso por vuelta, que es mas elevadasobre los motores a reluctancia 0 hfbridos. Tarnbien por el par maximo disponible en regimen permanente y suposibilidad de control de velocidad y del nurnero de revoluciones 0 parte (fracciones exactas de vuelta).
2) Partes principales de este tipo de motor
EI estator de este motor esta constituido por varias bobinas alimentadas por impulsos de c.c.
EI rotor esta constituido por uno 0 varios imanes permanentes.
Por el nurnero de posiciones 0 pasos por vue Ita, se consigue una deterrninada velocidad.
3) Aplicaciones
Este tipo de motores se aplica en rnaquinas que precisan un control exacto de las revoluciones, 0 partes devuelta.
Normalmente se trata de motores de pequefia potencia apticados a:
- Accionamiento de cintas en impresoras, avance de papel.- Teletipos, telefax, cintas maqneticas,- Avance de pelfculas en aparatos de television, cine, foto, etc.- Equipos medicos, tales como bombas de riii6n, analizadores, muestreadores.- Lectores de tarjeta, etiquetas, etc.- Taxfmetros, contadores.
Copiadoras, plotters.Otros.
4) Tipos de motores paso a paso
Motores de excitacion unipolar.Motores de excitacion bipolar.Motor hfbrido.
5) Motor de excitaci6n unipolar
a) Motor de dos estatores (4 fases).
+
a.l) Alimentaci6n par A-C
+
a.2) Alimentaci6n par 8-C
Motores especiales 12
215
a.3) Tabla de alimentaci6n y posicion
Fases Posicion
A-C ~~13
N SB-C ID 42
B-O ~~31
A-O c:. 24S N
6) Motor de excitacion bipolar
a) Motor de dos estatores (2 fases).
B
- +
a.1) Alimentecion A-C
En cada caso, el rotor se desplaza 90>.
Accionando los conmutadores Q1 y Q2 alternativamente,se puede hacer que el rotor gire cada vez 90>.
Variando la secuencia de conmutaci6n se logra la inver-si6n del sentido de rotaci6n.
Este tipo de motor tiene un estator de 4 fases y un rotorde un irnan permanente con 24 palos (angulo de paso7° 30' = 360> : 48).
B
-+a.2) Alimentscion por 8-C
Se sequira aplicando el mismo criterio del motor de excitaci6n unipolar.
Para motor de 2 estatores (2 fases). Para 24 polos: anqulo de paso 7° 30'.Para 12 polos: anqulo de paso 15°.
Para motor de 4 estatores (4 fases). Para 24 polos: anqulo de fase 3° 45'.Para 12 polos: anqulo de fase 7° 30'.
La ventaja de este tipo de motores esta en el incremento del par respecto de los motores precedentes, pero tieneel problema de tener una electr6nica mas complicada.
7) Motor hibrido pasoa paso
EI motor hibrido tiene la particularidad de ser de menor tamafio, con mas posibilidades de anqulo.
Este motor esta formado por 4 discos, con el mismo numero de dientes que las cavidades del estator.
Motores especiales 12216
8) Angulos de paso
24 pasos por revoluci6n: 15'28 pasos por revoluci6n: 7' 30'96 pasos por revoluci6n: 3' 45'
200 pasos por revoluci6n: t- 50'
Se puede realizar cualquier movimiento incremental, siempre que sea multiple del anqulo de paso del motor quese trate.
9) Ejemplo de motor
Motor de dos esiatores y 2 fases
11 L2
KM1 -
r-AUMENTADORESTABILIZADOR
Entrada deimpulsos
Entrada
I ~ de giro
-MODULO DE ==POTENCIA ==
, -I I 1 I ::::::J
MOTOR PASO A PASO
sentido
0.1
10) Partes principalesdel equipo de maniobra
AUMENTACION- Bateria- Transfor.lReclific.
C.C. - Fuente alimentaciOn C.C.
MANDO I-- LOGICA DEELECTRONICO CONTROL
ipolar- Microprocesadorpolar
ado - Oscitaoor- 112paso- Aceleraciones
MOTOR
PASO A PASO
- Un- Tri- Trace
- Angulo de paso.- Par.- Precision del angulo de paso.- Par de deteccion.- Par de mantenimiento.- Par dinamico.
Motores especiales
MOTORES BRUSHlESS
1) Principio de 105 motores Brushless
Los motores Brushless, 0 motores autosfncronos, 0 motores de c.c. sin escobillas, son una concepcion modernadel clasico motor de c.c.. donde la electronica juega una parte importante en su funcionamiento y requlacion.
Los motores Brushless estan constituidos por:
- Imanes de alta energfa.- Circuito rnaqnetico de hierro con su devanado.- Captor para control de fase, velocidad y posicion.
EI control sinusoidal evita frecuencias arrnonicas, asegurando la continuidad de giro a baja velocidad.
En resumen, el motor Brushless es un motor autopropulsado de corriente continua y sin escobillas.
2) Prestaciones de este tipo de motores
- Elevado par rnasico.- Prestaciones elevadas.- Fiabilidad.- Menor mantenimiento.- Exactitud en el control de la velocidad y requlacion.- Alta capacidad de velocidad.- Baja perdida en el rotor.- Baja inercia en el rotor.- Motor de construccion cerrada, adecuado para ambientes de trabajo sucios.- No tiene los inconvenientes destructivos de los motores de c.c. clasicos,
Entre los inconvenientes se citan tan solo los de tipo econornico. como son:
- Variador mas sofisticado y caro.- Motores algo mas caros.- Tanto variadores como motores se estan poniendo mas competitivos con los motores ctasicos de c.c.
3) Aplicaciones
3.1) Maquina herramienta
• Centros de mecanizado• Tornos• Fresadoras• Rectificadoras• Mandrinadoras
3.2) Robotics
• Robots de soldadura• Robots de montaje• Manipuladores• Porticos• Ensamblado
3.3) Maquinaria industrial
• Enrolladoras• Trefiladoras• Alimentadoras• Manutencion• Dosificacion
4) Tipos de motores Brushless
a) Con imanes de tierras raras y f.e.m. sinusoidal inducida
Campo de par: 0,5 hasta 5 Nm.
b) Con imanes de tierras raras y f.e.m. trapezoidal inductiva
Campo de par: 0,8 hasta 30 Nm.
c) Con imanes cersmicos de alta inercia, resolver y f.e.m. sinusoidal inductiva
Campo de par: 3,2 hasta 90 Nm.
5) Ventajas que aporta el motor Brushless
Las ventajas del motor Brushless y su equipo de control asociado, viene dado por las posibilidades que tiene enel control de la velocidad y posicionamiento exacto de los mecanismos accionados por el motor, respecto alasnecesidades de la rnaquina a que se aplica, adernas de respuestas muy rapidas alas sefiales de arranque, paro.variaciones en la marcha, etc.
12
217
218
12Motores especiales
6) Constituci6n basica de un motor Brushless
+Carcasa
Circuito rnaqnetico
~~-- Estator
CONMUTACION
5 TRRotor
Imanes
'----- Bobinadoestat6rico
54
Posici6n Sentido triqonornet, Sentido horario
'I" 'fJ2 'fJ3 'fJ' 'fJ2 'fJ3
S1 0 N S 0 S N
S2 N 0 S S 0 N
S3 N S 0 S N 0
S4 0 S N 0 N S
S5 S 0 N N 0 S
S6 S N 0 N S 051
7) Elementos de control del motor Brushless
Este tipo de motor incorpora en su construcci6n un captor angular de conmutaci6n. EI captor puede ser de tipo6ptico incremental, 0 un resolver industrial de alta definicion, sin contactos, que permite una alirnentacionsinusoidal del motor, permitiendo a su vez, 105 controles y encaminamiento de las sefiales que envfa y recibedel variador de velocidad.
EI control de la velocidad puede hacerse por el resolver 0 por una dinamo tacornetrica.
EI motor se complementa con el variador de velocidad cuyas partes principales son:
- Union a la red de alirnentacion.
- Etapa de potencia.- Amplificador de corriente.- Amplificador de velocidad.
8) Variaci6n de velocidad
La variacion de velocidad se consigue por medio de las senates que el variador Ie envfa al motor (resolver).Dependiendo de la resolucion. el codificador recibira mas 0 menos impulsos por vuelta, pudiendo ser de: 256,512, 1.024, 2.500 0 5.000 impulsos/vuelta.
Motores especiales 12
219
9) Ejemplo de especificaciones tecnicas
9.1) Servomotor
• Potencia nom.nal .• Par nominal .• Par maximo continuo .• Par maximo instantaneo .• Velocidad nominal . . . . . . . .. . .• Velocidad maxima . . . . . . . . .• Inercia (I) .• Potencia de pico . . .• Detector de vetocidad/posicion .• Peso .• Otras caracteristicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2) Requlecion (equipo)
• Motor de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .• Fuente alirnentacion: Circuito principal .
Circuito de control .• Corriente de salida continua .• Maxima de corriente continua .• Funciones incorporadas. Sefiales de entrada .
Sefiales de salida
Proteccion
• Inercia de carga aplicable .• Salida de sefial de posicionado
2,9 KW21,5Nm26Nm62,4 Nm1.500 r.p.m.2.500 r.p.rn.112 g cm s'31,5 KW/sEncoder optico. 5.000 pulsos/revol.32 kgServicio: ContinuoAislamiento: Clase FTemperatura ambiente: 0 + 40 'CVibracion: 15 zzrn0 menosMetodo de accionamiento: DirectoExcitacion: lrnan permanenteProteccion: IP56Refrigeracion: AutorrefrigeradoMontaje: Brida
Control PWM transistorizado.Trifasico 200 a 230 Vea ± 10 %,50/60 HzMonofasico 200 a 230 Vea ± 10%, 50/60 Hz20 A. rms56,5 A. rmsServo ON, P Variador, F Impide marcha, R Impide mar-cha, ...Servo alarma, limite de corriente, TG ON, MotorizacionParlVeloc ...Sobretension, Sobrecorriente, Sobrecarga, Sobrevelo-cidad, ...Hasta 5 veces la inercia del motor1IN vez (N = 1 a 64) de impulsos PG
Control de velocidad
• Gama de control de velocidad . . . . . . . . . . . . . . .. 1:3000• Regulacion de velocidad: Regulacion de +0,03 % 0 menos a 1.000 r.p.m.
Carga 0 a 100% ± 0,015 % 0 menos, a 113 r.p.m.
Regulacion de +0,1 % 0 menos a 1.000 r.p.m.Tension ± '10 % ± 0,05 % 0 menos, a 113 r.p.m.
Hequlacion de +0,5 % 0 menos a 1.000 r.p.m.T.' 0 -T 50°C ± 0,2 %, a 1/3 r.p.m.
100Hz (GD~= GD~)• Caracteristicas de respuesta de frecuencia• Entrada de referencia de velocidad
- Tension de referencia nominal .- Impedancia de entrada .- Constante tpo. del circuito .
• Entrada de referencia auxiliar- Tension de referencia nominal .- Impedancia de entrada .....- Constante tpo. del circuito
• Fuente de alirnentacion de ref. incorporada• Temperatura ambiente. Humedad .....• Temperatura de almacenamiento. Humedad
± 6 Vcc a 1.000 r.p.rn.=30K.o.= 35 jLS
± 2 a ± 10 Vcc a 1.000 r.p.m.= 1,2 K.o.porV= 22 jLS 0 menos
± 12 Vcc ±5 %, ± 30 mAo a 55 0, sin condensacion- 20 a + 85°C, sin condensacion.
12Motores especiales220
L1 L2 L3Consigna develocidad exterior
(Q)I>RETORNO f--f VDAD.
* + - MODULOMODULO REGUL.
NI> VDAD.
MODULO RECTIFICADOR AUTO
-i-. I-
.-- PILOTAJE
I I II I
IV I I MODULOI XI> .•
I MAN DOI I r+Ih- + - I
~ """"I II-j II> I
MODULO DE POTENCIA IL _____ J
Medida de lacorriente de las R3 lases
a
S'M '-' RCaptorRESOLVER
MOTOR BRUSHLESS
La requlacion de la corriente com-porta a su vez:
• Una requlacion de la amplitudbloque de corriente eficaz.
• Una amplitud de ta fase cancada bobinado (buctes de auto-pitotaje).
etornoposici6n
ngular
SERVOMOTOR
ESTRUCTURA GENERAL DE UN EOUIPO DE CONTROL Y SU MOTOR BRUSHLESSArriba se representa ta estructura general de un motor Brushless y su equipo de control
~
.~. -.., .
!
I'
" t i,I_'_' _---'=~!._ _,..... (00'11_$31
Motores especiales 12221
EXTRUCTURA GENERAL DE UN EQUIPO DE CONTROL Y SU MOTOR BRUSH lESS
0.1
KM1
Elementos principales que comprende un equipo en su conjunto,para el mando de un motor Brushless.
A modo de ejemplo se presenta este esquema, indicando suselementos principales.
1) Alimentaci6n
• Tension de entrada (V).• Tension Bus (V).• Corriente permanente (A).• Corriente impulsional (A).
2) Servoamplificador
Conjunto electronico de requlacion y control que incorpora, adernas,conjunto alirnentacion, disipacion de frenado sobre resistencia yotros elementos complementarios.
3) Mando exterior que lIega al equipo
• Sefiales del resolver.• Sefial de seleccion de la velocidad.• Sefiales de marcha y parada.• Sefiales de finales de carrera.• Etc.
s T
Sefiales exteriores
~-',-,-
EQUIPO DE CONTROL
.L?' U v VI
Pot
4) Indicador codificado
EI equipo dispone un indicador codificado quesefiala las particularidades que se dan en lamarcha del equipo, como son por ejemplo:
o - Presencia de + - 15 V.1 - Marcha del equipo.2 - Defecto en el Resolver.3 - Etc.
R
Conductoresque deberanestar a isladosde IDS conductoresde potencia
5) Motor Brushless
• Potencia (P).• Proteccion (IP...).• Aislamiento (-).• Velocidad.
S.M. Servomotor de c.a.
CaptorRESOLVER
6) Codificador incremental
Resoluciones de 256, 512, 1.024, 2.000, 2.500 05.000 impulsos/vuelta, saran elegidas en funcion dela precision que se necesite.
12Motores especiales222
MOTORES MONOFASICOSESQUEMAMOTOR ASINCRONO PARA C.A.
Monofasico de fase partida con posibilidadde giro instantaneo.
-II-I II IL~O-.-I
rv I
34
22 645 65
En la motorizacion de rnaquinas, aparatos de diversos tipos, nos encontramos en la practice con una gama muyamplia de necesidades a cubrir desde pequefias potencias a muy grandes. Es a veces en las pequerias potenciascIonde resulta mas diffcil encontrar el motor que satisfaga las necesidades. A modo de ejemplo traemos en estapaqina dos pequefios motores fabricados por la firma KELVIN, y sobre los que se sefialan sus principalescaracterfsticas:
- Velocidad en vacfo.- Par al freno.- Tension de conexion.
Frecuencia.- Potencia absorbida.
Condensador en conexion permanente.Ejecucion abierta IPOO.Sobrecalentamiento AT:5 7Qo C.Otros datos a consultar en Cataloqo 0 directamentea la firma construtora.
TerminalesFaston6,35 73
"'co
"'co tI
39775 2364L30,5
REDUCTOR CON MOTOR ASINCRONO INCORPORADO
Diffcilmente puede utilizarse directamente un motor acoplado directamente a la maquina, sin antes pasar poruna reduccion de velocidad.
Para reducir la velocidad se acopla al motor un reductor que proporcione la velocidad deseada, tal como en estecaso se representa.
Para el conjunto de motorreductor adernas de las caracterfsticas propias del motor, se serialaran aquellas otrasque se correspondan con la aolicacion, tales como:
- Velocidad de salida.Par suministrado.Sistema de fijacion.Diarnetro del eje de salida.Otros datos.
Motores especiales 12
223
~
pu V
BA CCW Z
b1p
u VBA CC C
W Z
BE
BAw o-__ H:l•..•-.<>"z
L1-- ..•..---
F2
N-- .•••••---KM1
R
Esquemas de potencia y maniobra parael mando de un motor monotesico pormedio de un pulsador de marcha 52 yotro de paro 51, edemss de protecci6ntermice F2.
Dado que el circuito de alimentaci6n esrnonofasico, se coloca un rele terrnico enla fase.
En la parte inferior se representan tresposibles conexiones para el motor condos devanados, el principal y el auxiliarde arranque. Estas posibles conexiones,son:
1) Bobinado auxiliar con paro por inte-rruptor centrffugo.
2) Bobinado auxiliar en serie con con-desandor con desconexi6n por inte-rruptor centrffugo.
3) Bobinado principal en serie con re-sistencia, en el arranque.
Bobinado auxiliar en serie con reac-tancia.
AI adquirir velocidad el motor, un in-terruptor centrffugo desconectael bo-binadoauxiliar y alimentadirectamen-te al bobinado principal.
Motores especiales 12224
Esquema de potencia y maniobra para el mando de un motor monotssico por medio de un pulsador de marchaS2 y otro de parada ST.
EI motor esta preparado para que el bobinado principal (Pr) pueda admitir dos tensiones diferentes, tal como seexplica esquematicamente en las dos representaciones de la derecha correspondientes al devanado del motor.
(1) Las dos mitades del bobinado principal se conectaran en paralelo, cuando la tension de red sea igual a U.
(2) Las dos mitades del bobinado principal se conectaran en serie, cuando la tension de red sea igual a 2U.
KM1
L1-- .•..---
F2
N-- •....--KM1
u V
MOTOR MONOFASICO CONBOBINADO AUXILIAR DE ARRANQUE
Pr(1)
Tensi6n U
u V
(2)Tensi6n 2U
u V
Pr
Ejemplo de aplicaci6n de seccionadores, fusibles, con-tactores y retes termicos de proteccion, todos ellostritssicos, en circuitos que alimentan a aparatos mo-notesicos 0 bitesicos.
Cuando, como en este caso. se utilizan elementostrifasicos, se hace uso en el circuito de potencia detodos 105 elementos, a base de conectar en serie conotro, el circuito que teoricarnente sobra.
Motores especiales 12
225
u v
KM1
x y
rIIII PrIII IL ..J
.,IIIIII
(
L1----.-------------------------
Aux
F2
KMl
N--__~ ~ _6 _
KM2 KM3
MOTOR MONOFASICOCON BOBINADO AUXILIARDEARRANQUE
Inversi6n de giro
Esquemas de potencia y mando para laInversion de giro de un motor monotesicorealizado con contactores.
Con el contactor KM3 se alimenta el bo-binado principal V con los contactoresKM1 V KM2 el bobinado auxiliar de arran-que que tiene un condensador e interrup-tor centrffugo en serie. Sequn se selec-cione el contactor KM1 0 KM2, se tendraque el motor gire a derecha 0 izquierda.
AI pulsar en S2 entra KM1 + KM3.
AI pulsar en S3 entra KM2 + KM3.
AI pulsar en S1 se hace el paro, cual-quiera que sea la selecci6n de giro.
EI esquema dispone de protecci6n termi-ca. que como va se ha sefialado con an-terioridad, se coloca solamente en la fase.
Motores especiales22612
MOTOR TRIFASICO DE C.A.AliMENTACION MONOFASICA
A continuacion se representa un motor trifasico de C.a. con rotor en cortocircuito, que puede conectarse a unared rnonofasica.
Se trata de una conexion especial que puede aplicarse a motores trifasicos de pequefia potencia.
Esquema depotencia
Caracteristicas
L1
~
NM-motor trifasico conectado a red monofasica.
CARACTERISTICAS (Ejemplo)
n = 1.380 r.p.m. (2p = 4)
Conexion i':J.. Capacidad: 1!.lfl300V
Conexion 1. Capacidad: 2,5l!f/600V
Par nominal: M = 33 Nm
Potencia nominal: 48 w
Potencia absorbida: 106 VA
Intensidad nominal a 220/380: 0,48/0,28A
PUESTA EN MARCHA
Conectar 01. Entra el motor en un sentido de giro.
Para invertir el sentido de giro, cambiar la posicion del interruptor 02.
La inversion de giro debe hacerse con motor parado.
Como puede apreciarse por sus caracterfsticas, se trata de un motorde muy poca potencia.
01
MOTOR
22712
Representaci6n del motor
Motores especiales
Caracterfsticas
MOTOR MONOFASICO DE INDUCCION
Oespues del motor universal, es el motor de inducci6nel mas usado en la gama de pequeFios motores.
S610puede funcionar con c.a.
EI rotor es de tipo «jaula de ardilla»,
EI estator esta formado en su circuito rnaqnetico poruna culata con dos polos cuyas bobinas se conectanen serie.
Este motor es uno de los mas simples que existen.
EI motor con esta forma constructiva no se puede poneren movimiento si no es con ayuda, 10que hace que setenga que recurrir a procedimientos tarnbien sencillosque permitan el arranque autornatico a base de crearcorrientes inductivas en las barras del rotor (jaula deardilla).
Los dos tipos de motor inductivos mas utilizados sonlos de «tase partida» y de «espira en cortocircuito».
MOTOR MONOFASICO DE INDUCCION(Fase partida)
Entre los procedimientos para iniciar el giro 0 arranquede este tipo de motores de inducci6n, esta el lIamadode fase partida, que consiste basicarnente en crear uncampo maqnetico giratorio que mueve el inducido du-rante el perfodo de arranque.
EI campo giratorio se obtiene por capacidad 0 por in-ductancia.
lf~~t!2~=~:=~Para obtener el campo giratorio por capacidad se utilizanV dos arrollamientos de bobinas en serie, lIevando unatv de ellas condensador, que es la que realiza el desfase
y por tanto el arranque del motor.
Una vez arrancado el motor el bobinado de arranquepuede desconectarse, 10que se logra con un interruptorque se desconecta por efecto centrffugo.
MOTOR MONOFASICO DE INDUCCION CONESPIRAS EN CORTOCIRCUITO
Otro procedimiento para el arranque de motores deinducci6n consiste en dividir los polos en dos partesdesiguales, lIevando la menor una espira de gran see-ci6n en cortocircuito.
La corriente que pasa por las bobinas inductoras creaun campo rnaqnetico en las masas polares. EIdesfaseentre ambos campos es el que hace que el motorinicie el giro al dar tensi6n al motor.
Los motores de inducci6n tienen gran aplicaci6n enelectrodornesticos y pequeFios aparatos. AI no tenerescobillas son motores que no necesitan mantenimientoy al mismo tiempo estan casi exentos de averias.
Motores especiales228
12
c
MOTORES UNIVERSALES
MOTOR UNIVERSAL
Funcionamiento ados tensiones (125/220 V).
Esquema utilizado en maquinas de afeitar y similares.
Por medio de un conmutador se selecciona el circuito1 02.
En posicion 1, la tension de red lIega al motor, porejemplo, 125 V.
En posicion 2, la tension de la red queda reducida pormedio qe la resistencia R, por ejemplo, 220 V que sereduce a 125 V.
Como puede apreciarse, la forma de poder alimentarun motor de muy pequefio consumo es intercalandoresistencias en el circuito de alirnentacion.
L
L
MOTOR UNIVERSAL
Funcionamiento ados 0 mas velocidades.
Esquema utilizado en aparatos electrodornesticos. ju-gueterfa, etc.
Mas espiras, menos velocidad.
Menos espiras. mas velocidad.
Por medio de un conmutador se selecciona la velocidadque convenga.
En este caso, la variacion de velocidad se consigueactuando sobre el devanado del propio motor.
MOTOR UNIVERSAL
EI motor universal puede funcionar con c.c. y c.a.. deahi su denorninacion de universal.
Este motor esta constituido por un estator formadocon chapas maqneticas y un rotor bobinado con colectorde delgas al que se aplica las escobillas.
Los bobinados estatorico y rotorico estan conectadosen serie.
A este tipo de motor se Ie puede variar con facilidad lavelocidad y adaptarla a la necesidad creada por 10 quesu aplicacion es grande en la industria del eletrodo-rnestico.
Esta publicacion forma parte de una serie de tltulos publicados pornuestra editorial, que estudian todo 10relativo a los Motores Electricos ensus diferentes campos de utilizacion. Los anteriores volurnenes han sidodedicados a la puesta en marcha y aplicaciones industriales de los masmodernos motores electncos.
En este tercer libro se ofrece al lector cuanto se relaciona con el estudio de lavariacion de velocidad, en motores electrlcos, campo sumamente sugestivoy util industrialmente, dado que los procesos industriales, maquinas 0 suselementos, requieren a menudo disponer de movimientos con determinadasvariaciones de velocidad.
La obra recopila los rnetodos mas eficaces y de implantacion mas recientepara conseguirlo y permitir al tecnico 0 estudioso de esa materia en EscuelasProfesionales y Tecnicas, la eleccion del sistema mas adecuado a susnecesidades 0 para resolver los problemas que se Ie planteen con todaqarantia de seguridad y de exito,
Paraninfo
ISBN 10: 84-283-1991-X
T " "f'H"'·'9 788428 319911www.paraninfo.es
!E§@@fi!lO@O@@J@
JY !!iJD@@iJffDO([;@J @J[pJ§O([;@J@@J
Formulas para uso electrico 25
Calculo de lineas entre armarios y receptores 28
Formulas para transmisiones rnecanicas 29
Equivalencias entre magnitudes 32
Unidades normalizadas del sistema S. I. 33
ELECTRICIDAD Y MECANICA APLICADA
FORMULAS PARA USO ELECTRICO
1) LEV DE OHM
1.1) I = ~ 1.2) U = R . I 13) R=¥
2) RESISTENCIA INDUCTIVA 3) RESISTENCIA CAPACITIVA (X,)
x, = 12'n-F-C
4) IMPEDANCIA EN UN CIRCUITO INDUCTIVO 5) IMPEDANCIA EN UN CIRCUITO CAPACITIVO
Z= ,jR'+Xl' Z = ,jR'+Xc'
-6) CONDUCTANCIA (G) 7) CONDUCTANCIA INDUCTIVA (Bl)
G=~ Bl=~R Xl
8) CONDUCTANCIA CAPACITIVA (Bc) 9) ADMITANCIA (V)
Bc= ~ y= i
10) POTENCIA EN UN CIRCUITO DE CORRIENTE CONTINUA
10.3) p=~(w)R10.1) P = U - I (w) 10.2) P = R - I' (w)
11) POTENCIA EN UN CIRCUITO MONOFASICO NO INDUCTIVO
Las mismas formulas que en el circuita de carriente cantinua (11).
12) POTENCIAS EN UN CIRCUITO MONOFASICO INDUCTIVO
12.1) Patencia activa:12.2) Patencia reactiva:
12.3) Patencia aparente:
P=R-I=U-I-cas9'
Px = Xl - I = U - I - sen 9'Pz = ,jP' + P.' = U - I
tyJ)
(VAr)(VA)
13) POTENCIAS EN UN CIRCUITO TRIFASICO INDUCTIVO
P=v'3-U-I-cas9'
Px = v'3 - U - I - sen 9'Pz=v'3-U-1
13.1) Patencia activa:13.2) Patencia reactiva:13.3) Patencia aparente:
tyJ)
(VAr)(VA)
225
Electricidad y rnecanica aplicada 2
26
14) POTENCIAS EN UN CIRCUITO TRIFASICO NO INDUCTIVO
AI tener la tensi6n e intensidad en fase, no hay desfase y por tanto:cos rp= 1 ; sen rp= °14.1) Potencia activa: P= V3- U -I-cosrp= V3 -U-I14.2) Potencia reactiva: Px = V3 -u - I - sen rp= °14_3) Potencia aparente: Pz= V3 -U - I y por tanto igual a P (w)
15) ENERGIA EN UN CIRCUITO TRIFASICO INDUCTIVO
15.1) Energfa activa:Jj-U-I-cosrp
(Kwh)E=1000 - h
15.2) Energfa reactiva:Jj - U - I - sen rp
(KVArh)E -x- 1000-h
15.3) Energfa aparente: Ez=Jj-U-I
(KVAh)1000- h
16) POTENCIA UTIL EN UN MOTOR TRIFASICO (Pu)
16.1)Jj-U-I-cosrp-"
(CV)P =u 736
16.2)Jj-U-I-cosrp-" (KW)
Pu= 1000
17) POTENCIA ABSORBIDA POR UN MOTOR TRIFASICA (PA)
17.1)Jj-U-I-cosrp
(CV)P.= 736
17_2)Jj-U-I-cosrp (KW)
p.= 1000
18) RENDIMIENTO DE UN MOTOR (,,)
_ Potencia util - 100 .!1.. - 100 (%)n - Potencia absorbida Pa
19) CANTIDAD DE CALOR (Q)
Q = 0,24 - P - t (calorfas); 1 julio = 0,24 calorfas; 1 julio = 1 W/s
19.1) Q = 0,24 - U - I - t
19.2) Q = 0,24 - R - I' - t
19.3) U'Q=0,24-1f -t
Electricidad y mecanica aplicada
20) VELOCIDAD SINCRONA DE UN MOTOR TRIFASICO ASINCRONO (n)
n= 60·fP
21) VELOCIDAD DE UN MOTOR TRIFASICO ASINCRONO (n)
60· fn=-p- '(1'5)
22) FACTOR DE POTENCIA (cas 9')
22.1) tag 9' = ~ 22.2) tag 9' = ~x en tablas, anqulo 9'
a partir de 9', determinar cas 9'
23) TIEMPO MAXIMO DE ARRANQUE DE UN MOTOR (Ta)
23.1) Ta=4+2)p
232) Ta=4+3)P
(5)
(5)
P-en KW
P - en CV
Lostiempos de arranque deben ser inferiores al que da la formula.
24) INTENSIDAD ABSORBIDA DE LA RED POR UN MOTOR
24.1) I = 736 . Py3'U'IJ'COS9'
P - en CV
24.1) I = 1()3 • Py3'U'IJ'COS9'
P- en KW
2
27
2Electricidad y rnecanica aplicada28
CALCULO DE LlNEAS ENTRE ARMARIOS Y RECEPTORES
1) SECCION DE CONDUCTORES EN CORRIENTE CONTINUA
S=P-2-L-1v,
2) SECCION DE CONDUCTORES EN CORRIENTE ALTERNA
2_1) En circuitos monofasicos no inductivos (6hmicos)
S=P-2-L-1v,
2.2) En circuitos rnonofasicos inductivos
S=P-2-L-cosQ?v;
2.3) Para circuitos trifasicos no inductivos
S= j3-P-L-1v,
2.4) En circuitos tritasicos inductivos
S= j3-P-L-I-cOSlV
3) CALCULO DE SECCION DE CONDUCTORES EN DERIVACIONES CORTAS. EN FUNCION DELA PERDIDA DE POTENCIA FIJADA. QUE NO SEAN INDUCTIVA
3.1) Perdida de potencia por efecto Joule
L-RP,= q - R - I' = q - -S-I'
3.2) Secci6n en ltneas rnonofasicas
S=100- 2-p-P,-La -Vi - cos- lV,
3_3) Secci6n en lfneas trifasicas equilibradas
S = 100 _ P - P, - La -Vi - cos- lV,
spvcqaRP,cos lV,V,L
- secci6n en mm'- coeficiente de resistividad del conductor- calda de tensi6n en la linea en voltios- nurnero de fases de la red- perdida relativa de potencia en %- resistencia del conductor en ohmios- potencia en vatios al final de la linea- factor de potencia al final de la linea- tensi6n al final de la linea en voltios- longitud de la linea en metros
Para llneas de corriente continua: cos lV= 1
La calda de tensi6n en Iineas que alimentan motores de corriente alterna trifasicos. no debera superar el 5 %entre la acometida privada y cualquier receptor.
Electricidad y rnecanica aplicada 2
29
FORMULAS PARA TRANSMISIONES MECANICAS
Magnitud Sistema Tecnico Sistema S.I.
1) POTENCIA NECESARIA 1.1) p=£l (CV) 1.1) F'v (Kw)P=---PARA UNA MAQUINA. 75'11 1()()() . 11
12) P=~ (CV) 12) M'n (Kw)P=---716 '11 9550'11
2) POTENCIAABSORBIDA POR P = V3 . U . I . cos IV (w)EL MOTOR.
3) POTENCIADESARROLLADA P = V3 . U . I . cos IV • 11(w)POR EL MOTOR(Potencia util).
4) TRABAJO EN 4.1) G 'v' 4.1) W= m'v' (J)W=-- (Kgfm)MOVIMIENTO DE 19,6 2TRASLACIONo ROTACION. Gd" n' W= J·w'4.2) W=--- (Kgfm) 4.2) (J)
7160 2
5) MOMENTO TORSOR (PAR) 5.1) F·d 5.1) M=F'r (Nm)M=-- (Kgfm)EN FUNCION DE UNA 2FUERZA, MOMENTODINAMICO 0 DE INERCIA
M = Gd" n (K f m) J 'wDE UNA POTENCIA. 5.2) 5.2) M=- (Nm)
375· t 9 t
53) M = 716· P (Kg f m) 5.3) M=--'=- (Nm)n co
5.4) M = 9550· P (Nm)n
6) MOMENTO DE INERCIA JMOMENTO DINAMICO Gd' Gd' = 365 . G . v' (Kgf m') J=m'v' (Kg m')DEBIDO A UN n' w'
MOVIMIENTO DETRASLACION.
7) FUERZA 7.1) F = G (Kg f) 7.1) F= m'g (N)
7.2) F = G . I' (kgf) 7.2) F = m . 9 . I' (N)
7.3) F = G (fl' cos IV + sen IV) (Kgf) 7.3) F = m . 9 (fl' cos IV + sen IV (N)
8) MASA m = §. (Kg f s'/m) m - masa en kg9
9) PESO (FUERZA) G - peso fuerza en Kgf G=m·g(N)
Electricidad y rnecanica aplicada 2
30
Magnitud Sistema Tecnico Sistema S.1.
10) OTRAS FORMULAS DE dp - diarnetro primitivo del pifi6n 9.1) FUERZA DE TRACCIONFUERZAAplicadas en este caso a F = 1000· P = (N)transmisi6n par cadena y Fi - factor de impacto Vpinones dentados.
F = 2000 . M (N)dp
G - peso de la cadena en kg/m
9.2) FUERZA DE TRACCIONDINAMICA
F,= F· fi (N)
9.3) FUERZA DE TRACCIONCENTRIFUGA
F,= G· v'(N)
94) FUERZADETRACCIONTOTAL
F,= F,+ F, (N)
11) TIEMPO DE ARRANCADA t=~(s) 11.1) t=~ (s)o FRENADA 375'MEn funci6n de una acele-raci6n 0 deceleraci6n de un J·comomenta de arrancada 0 11.2) t=1\i1 (s)de frenada.
12) VELOCIDAD 12.1 ) n·d·n v = ca: r (m/s)v=--' (m/s) ,En movimientorotatorio. 60
12.2) d'nv=-- (m/s)19,1
13) VELOCIDAD ANGULARn = 60· v = 19,1 . v (r.p.m.) co = '!. (rad/s)
n·d d r
14) ACELERACION 0DECELERACION a=~ (m/s')En funci6n de un tiempo t
de arrancada 0 de frenada.
15) ACELERACION 0a = 9,5~' t (rad/s') a = ~ (rad/s')DECELERACIONANGULAR 15.1 ) 15.1)
tEn funci6n de un tiempode arrancada 0 de frenadao de un momenta de arran- 15.2) a= 39,2' M (rad/s') 15.2) a = ~ (rad/s')cada 0 frenada. Gd'
16) ESPACIODE ARRANCADA s= Q·t' (m)ODE FRENADA 16.1)
2En funci6n de una acele-raci6n 0 deceleraci6n de V· tuna velocidad final 0 inicial. 16.2) s=2(m)
Electricidad y mecanica aplicada 2
31
Magnitud Sistema Tecnico Sistema 5.1.
17) ANGULO DE PARADA 0 n . t w·trp=-- (rad) rp=-2- (rad)FRENADA 19,1En funci6n de una acele-raci6n 0 deceleraci6n an-gular, de una velocidad an-gular final 0 inicial.
18 RELACION DE i=...!!!...=.s...
TRANSMISION n, z,
19) TIEMPO DE FRENADO t = Gd" n (s) t=~(s)375·M 9,55'M
20) NUMERO DE n = f ·120 (r.p.m.) f - frecuencia en HzREVOLUCIONES DE UN 2p 2p - nurnero total de pares deMOTOR SINCRONO polos del motor
RESUMEN DE UNIDADES UTILIZADAS
Magnitud Unidad Sistema Tecnico Unidad Sistema 5.1.
Potencia W W
Trabajo Kgfm J
Momento (par) Kgfm Nm
Momento de inercia Kgfm' Kgm'
Fuerza Kgf N
Peso fuerza Kgf N
Masa Kgfs'/m Kg
Tiempo s s
Velocidad m/s m/s
Velocidad angular r.p.m. m/s
Aceleraci6n mis' mis'
Aceleraci6n angular rad/s' rad/s'
Espacio m m
Angulo rad rad
Electricidad y rnecanica aplicada 2
32
EQUIVALENCIAS ENTRE MAGNITUDES
1) EQUIVAlENCIAS ENTRE MAGNITUDES
1000 N = 100 daN = 10 hN = KN
1 daN = 10 N
1 N = 1 kg mis' ; 1 N=~ =1 m/s'=0,102kp9,81 m
1 kp=9,81 N
1 kgf = 9,81 N = 0,981 daN
1 kgfm = 9,81 Nm = 0,981 daN
1 cv= 736 w=0,736 Kw
1 Kw= l000w= 1,36 CV
1 vuelta/min = 0,105 rad/s
1 rad/s = 9,55 vueltas/min
1 vuelta = 21lrad
l'=1l/180rad
1 min=60s
1 h = 60 min = 3.600 s
1 dfa = 24 h = 1.440 min = 86.400 s
1 J = 1 Nm = 1 W/s
lA=lW/V=lV/fl.
1 Kw = 10' Nm/s
1 Pa= 1 N/m'
1 bar = lOSN/m'
1 bar = lOSPa
1 KJ = 2,78' 1()-, Kwh
w=21lrad'n
2) EQUIVAlENCIAS ENTRE ESCALAS DE TEMPERATURA
1 °C = 5/9 (F- 32) °C - Celsius
1 of = 1,8 C + 32 of - Farenheit
1 oK = C + 273,15 = 5/9 R OK- Kelvin
lOR = 9/5 K OR- Rankine
3) ESCALAS DE TEMPERATURA
Fahrenheit Rankine Celsius Kelvin
Punto de ebullici6n (agua) +212°F 671,67 oR + 100°C 373,15 OK
Punto de congelaci6n + 32 of 491,67 oR ±OoC 273,15 OK
± OOF 459,67 oR -17 'I, =c 255,37 oK
Punto neutro absoluto -459,67 of o oR -273,15°C OOK
Electricidad y rnecanica aplicada 2
33
UNIDADES NORMALIZADAS DEL SISTEMA S. I.
11 MULTIPLOS Y SUBMULTIPLOS
MULTIPLOS SUBMULTIPLOS
Prefijo Simbolo Valor Prefijo Simbolo Valor
Tera T 10" Deci d 10-'
Giga G 10' Centi c 10.2
Mega M 10S Mili m 10-'
Kilo K 10' Micro f1. 1()-,
Hecto h 10' Nano n 10"
Deca da 10 Pico p 10'"
21 UNIDADES ELECTRICAS PRINCIPALES
Magnitud Simbolo Unidad Simbolo Equivalencias
Intensidad electrica I Amperio A
Tension electrica U Voltio V 1 V=1 W/A
Conductibilidad electrica G Siemens S 1S=1A/V
Resistencia electrica R Ohmio n 1 n= 1IS = 1 VI A
Carga electrica Q Culombio C 1C=1As
Capacidad electrica C Faradio F 1 F=1 C/v=1 AS/V
Flujo maqnetico 0 Weber W
Densidad de flujo rnaqnetico B Tesla T
Conductibilidad rnaqnetica A Henrio H
Frecuencia f Herzio Hz
Potencia (active) P Vatio W 1W=1A'1V
Potencia (reactiva) P. Voltiamperio V.Arreactivo
Potencia (aparente] P, Voltiamperio VA
Energia (activa) W Julio Ws 1 KWh = 3.600.000 J
Energia (reactive) W. Voltiamperios VArsreactivos
Energia (aparente] Wz Voltiamperio VAssegundo
Factor de potencia cos 9' - - cos 9'= PIP,
Introducci6n a la variaci6n de velocidad 37
/J!JTJUfl@@(JjJ~ff@!JTJ @] /J@] fY!@]flff@]~ff@!JTJ@@) fY!@)/J@~ff@@]@
Principales tipos de motores 38
Esquemas 39
Todos estos motores se estudian en esta obra, algunos de ellos de forma extensa.
INTRODUCCION A LA VARIACION DE VELOCIDAD
INTRODUCCION A LA VARIACION DE VELOCIDAD
La aplicacion de movimiento a un aparato, rnaquina 0 sistema, puede hacerse de forma uniforme 0 variable,secun 10requieran las necesidades del elemento accionado.
EI movimiento rotative de las maquinas, en la mayoria de los procesos industriales, tiene su origen en losmotores electricos.
Hasta hace algunos alios, la variacion de velocidad se consegufa con variadores rnecanicos accionados pormotores trifasicos de corriente alterna y utilizando motores de c.c. despues de rectificar las corrientes alternaso generando corriente continua por un equipo WARD LEONARD u otro sistema.
En la aplicacion de los motores de c.c. siempre se habfan dado dos circunstancias adversas para su generalizacion,a saber: a) precio elevado del motor y equipo de requlacion y b) necesidad de mantenimiento sobre las escobillasy colector.
EI avance importante dado por los componentes electronicos ha permitido obtener equipos de rectificacion yrequlacion, adernas de muy precisos, mas econornicos.
En los ultimos alios se ha investigado mucho sobre los motores para conseguir de ellos las mejores prestacionestanto en precision y requlacion como en potencia y par. En el mercado podemos encontrar una amplia gama demotores de tecnologfa diversa que pueden solucionar con satisfaccion, el problema de movimiento planteado.
EI variador de frecuencia de reducido coste, ha permitido la utilizacion de los motores trifasicos de corrientealterna en el campo de variacion de velocidad con rendimientos muy buenos.
La presente obra tiene por objeto acercar al lector al campo de la variacion de velocidad estudiando losdiferentes procedimientos de obtener variacion de velocidad a partir de motores electricos.
VARIACION DE VELOCIDAD QUE TIENE SU ORIGEN EN EL MOTOR ELECTRICO
A continuaci6n se enumeran las principales formas de variaci6n de velocidad que tiene su origen en los motoreselectricos.
a) Motor tritasico de c.a. con rotor en cortocircuito aplicado a diferentes procedimientos de regulaci6n develocidad y accionamiento.
b) Motor trifasico de c.a. con rotor bobinado.
c) Motor trifasico de c.a. con rotor en c/c, con variaci6n de velocidad por variador de frecuencia.
d) Motores de varias velocidades de corriente alterna.
e) Motor de c.c. Excitaci6n independiente.Excitaci6n serie.Excitaci6n derivacion (shunt).Excitaci6n compuesta (compound).
f) Motores especiales:
- Motores paso a paso.- Motores tipo Brushless.- Motor universal.- Otros motores.
337
3 I38
Introducci6n a la variaci6n de velocidad
PRINCIPAlES TIPOS DE MOTORES
1) MOTORES ElECTRICOS DE C.A.
1.1) Motores de inducci6n 0 asincronos
a) Tritesicos
- Jaula de ardilla (rotor en cortocircuito).
- Anillos rozantes (rotor bobinado).
- De colector (rotor bobinado).
b) Monotesicos- Fase partida.
- Capacitivos (en el arranque).
- Polos auxiliares.
c) Universales
1.2) Motores sincronos
- Reluctancia. { lrnan permanente- Campo rotanvo Rotor bobinado
1.3) Motores paso a paso
Reiuctancia
lrnan permanente
Hfbridos.
2) MOTORES ElECTRICOS DE C.C.
Excitacion serie.
Excitacion independiente.
Excitacion derivacion
Excitacion compuesta.
Excitacion por imanes permanentes.
3) OTROS MOTORES
- Explosion.- Diesel.
- Vapor.
Neurnaticos.
- Hidraulicos.
Introducci6n a la variaci6n de velocidad
ESQUEMAS
l1 .~~ •• ~~ ~~ ~ __ ~ •••
L2L3PE
F2
PE
Esquema n.' 1 Esquema n.' 2
Esquema N.' 1
Hepresentacion por esquema unifilar del mando de un motor trifasico conrotor en cortocircuito.
Estos motores tienen una sola velocidad que se correspondera con su polari-dad.
Puede aplicarse directamente a la rnaquina 0 aparato a mover, 0 para pormedio de un reductor, reducir la velocidad del motor en la aplicacion,
EI estudio de este motor se hace en el capitulo 4.
Esquema N.' 2
Hepresentacion por esquema unifilar del mando de un motor trifasico conrotor bobinado.
A estos motores con una sola velocidad se les puede variar la velocidad pormedio del reostato RV, conectado al bobinado rotorico. hasta un 30 % de suvalor nominal.
EI estudio de este motor se hace en el capitulo 7.
339
Introducci6n a la variaci6n de velocidad
L1 MOTORES TRIFASICOS DE CORRIENTE ALTERNA
L2 ~~~--1---------------~"~'----------------",,-----L3 '" lPE .1
01 ~ •
'" ~
3
F14 t F3 ~ ~
KMl ~ KM2'1
KM3'
1F2r
F4
PE~..- <,
I .~
M
r=1" I- i-~
~ ~/..,..- T
40
VARIADOR DEFRECUENCIA
I
PE
1/
PotLFS
I
Esquema n." 3
I
Esquema N." 3
Hepreserrtacion unifilar delescuerna de potencia para el mando de un motortritasico con rotor en cortocircuito de dos velocidades con bobinado unico enconexion DAHLANDER.
Aplicacion directa 0 a traves del reductor.
Con este esquema quedan representados otros tipos de motores de dos 0 masvelocidades que en esta obra se estudian.
EI estudio de este motor se hace en el capitulo 8.
Esquema n."4
Esquema N."4
Representacion unifilar del esquema de patencia para el mando de un motortrifasico con rotor en cortocircuito, en cuyo eje se obtiene una velocidadvariable.
Para conseguir velocidad variable de un motor trifasico de corriente alterna, esnecesario un variador electronico de frecuencia.
Los variadores de frecuencia permiten el control de la velocidad y par tanto surequlacion.
EI estudio de este motor se hace en el capitulo 10.
Esquema N." 6
Hepresentacion unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor Brushless.
Estos motores algo mas caros que los de c.c. tienen la ventaja de no tener escobillas. dando unas buenasprestaciones de par y control de la velocidad.
EI estudio de este motor se hace en el capitulo 12.
Introducci6n a Ia variaci6n de velocidad
L 1L2 __ ~-. ~ ~~ .-~ _
L3PE
Q1
KH3
KH1 KH2
PE PE
VARIADOR DEVELOCIDAD
VARIADOR DEVELOCIDAD
Pot.
M2H
.-_. -_. --1L::=-C"--
DT DT
Esquema n." 5 Esquema n." 6
DTMMVPot
Dinamo tacornetricaMotor principalMotor variador de vdad.
- PotenciornetroEsquema N."5
Hepresentacion unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor de corriente continua del que seobtiene velocidad variable.
La obtencion de la velocidad variable y su requlacion puede hacerse por variacion de la tension de excitacionpor medio de reostato 0 por variador electronico de velocidad.
A los variadores de velocidad pueden aplicarseles elementos complementarios de rnando, requlacion y controlde la velocidad.
EI estudio de este motor se hace en el capitulo 11.
341
Pot.
423Introducci6n a la variaci6n de velocidad
L1L2 __ ~~ -. __ .- ~ ~ ~ __L3PE
02 h
Esquema n.· 7 Esquema n.· 8
Esquema N.· 7
Representaci6n unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito.
En este caso la velocidad del motor se aumenta 0 reduce. caso mas normal. al pasar a traves del reductormecanico de velocidad.
EI motor se aplica directamente al reductor y del eje del reductor sale el movimiento directo 0 transmitido queaccionara finalmente la maquina.
La apncacion solo tendra un sentido de desplazamiento.
EI estudio de motorreductores se hace en el capitulo 6.
Esquema N.· 8
Representaci6n unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito.
EI motor esta aplicado directamente a un reductor rnecanico de velocidad.
Dado que el equipo de arranque del motor tiene inversor de corriente. el eje del reductor podra girar en ambossentidos (izquierda y derecha).
No todos los reductores de velocidad rnecanicos son reversibles. razon por la cual. habra de asegurarse antesque el reductor tiene esta posibilidad.
En los casos de reducci6n de velocidad respecto a la que da el motor. el par motor quedara incrementado enel eje del reductor en la misma proporci6n en que se reduzca la velocidad.
EI estudio de motorreductores se hace en el capitulo 6.
Introducci6n ala variaci6n de velocidad 343
L 1L2--~~-----.---.---------M~--------.---~------------L3PE
1. MOTOR PRINCIPAL
PE
1. MOTOR
2. VARIADOR 2. MOTOR AUXILIAR
3. POLEAS DE VARIACION 3. POLEAS DE VARIACION
4. REDUCTOR MECANICO 4. REDUCTOR
_·_·_·-·-HI-H-f
4
Esquema n.· 9 Esquema n.· 10
Esquema N.· 9
Representaci6n unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito.
En este caso, el motor se aplica a un variador rnecanico de velocidad de accionamiento por correa trapezoidaly poleas de diametro variable.
Adernas del variador de velodidad, el equipo reductor dispone de reductor de velocidad.
EI estudio de motores aplicados a variadores rnecanicos de velocidad se hace en el capitulo 6.
Esquema N.· 10
Representaci6n unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuitoy otro motor tarnbien trifasico y con rotor en cortocircuito con inversor de corriente para invertir su sentido degiro.
Mecanicamente, este reductor variable de velocidad es muy similar al del esquema n.· 9, pero con la variantede que la variaci6n de velocidad en mas 0 menos se consigue por accionamiento electrico de un motor coninversi6n de giro con el que se logra aumentar 0 disminuir el diarnetro de las poleas conductora y conducida.
EI estudio de motores aplicados a variadores rnecanicos de velocidad se hace en el capitulo 6.
Introducci6n a la variaci6n de velocidad 344
Esquema No' 11
Hepresentacion unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor tritasico con rotor en cortocircuito.
En este caso, el motor acciona una bomba hidraulica (grupo hidraulico), que mueve un fluido por una tuberfa.
EI fluido es quien rnovera a traves de un motor hioraulico, de engranajes, paletas, pistones, etc. un eje quetransmitira la potencia a la rnaquina.
En funcion al caudal (requlacion] que circule por el motor hidraulico se consequira mas 0 menos velocidad enel eje.
La variacion de velocidad por medios hidraulicos tiene gran aphcacion en la industria.
EI estudio de esta aplicacion se hace en el capitulo 5.
Esquema No' 12
Representacion unifilar del esquema de potencia para el mando de un motor trifasico con rotor en cortocircuito.
Este esquema 5010 pretende ser el exponente de otros diversos sistemas de variacion de velocidad, cuyaaplicacion es mas limitada.
En este caso se trata de un motovariador, equipo electrornecanico, mediante el cual se obtiene variacion develocidad.
EI estudio de esta aplicacion se hace en el capitulo 5.
L1t; ---NIAW';'---PE
NIl
, VARIADOR DECORRIENTE
Esquema n.' 11
EQUIPO DEREGULACION
Esquema n.' 12
Introducci6n a la variaci6n de velocidad
11L2L3PE
1M'
VARIADORYCONTROL
MOTOR ESPECIAL
MOTOR UNIVERSAL
Esquema n.· 13 Esquema n.· 14
Esquema N.· 13
Motor universal
AI ser universal este motor, puede funcionar con corriente alterna y corriente continua.
Con c.c. puede regularse su velocidad por diferentes procedimientos electr6nicos y de resistencias.
Este motor cuando funciona con c.c. equivale a un motor serie de c.c. Las aplicaciones son muy diversas,siempre en pequenas potencias.
EIestudio de este motor se hace en el capitulo 12.
Esquema N.· 14
Motores especiales.
Existeuna amplia gama de motores especiales, que evoluciona constantemente en pequefias y medias potencias.
Dentro de los denominados motores especiales estan los siguientes:
• Motores paso a paso.• Motores Brushless.• Motores de inducci6n.• Motores diversos.
EIestudio de estos motores se hace en el capitulo 12.
345
Introducci6n 49
Motores con rotor de tipo Jaula de Ardilla 50
Formas constructivas de los motores electricos 51
Bobinado de un motor trifasico 52
Arranque directo 53
Inversor de giro para motor trifasico 55
Arranque en conexi6n A - Ll 56
Arranque por resistencias 57
Arrancadores estaticos para motores de c.a. 59
Arranque con rotor bobinado 62
Frenado 63
!iJfiJ@U@!l@}~ U!lo(ftiJ~ocr;@~ @@} cr;atJJacr;@!lD !l@U@!l @}!lDoo!lf1@cr;O!l©(lJJOU@ {cr;/cr;}
MOTORES TRIFASICOS DE C. A. CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO
INTRODUCCION A LOS MOTORES TRIFASICOS CON ROTOREN CORTOCIRCUITO
EI motor trifasico de corriente alterna es la rnaquina mas importante de produccion de movimiento que se utilizaen la industria.
EI motor de c.a. solo dispone de una sola velocidad, que corresponde a la polaridad con que este construido.
Un motor puede aplicarse directamente a la rnaquina, como en un grupo hidraulico (rnotor-bornba), 0 a travesde reductor (motor-reductor). En el primer caso, la velocidad aplicada es la que da el motor. En el segundo caso,la velocidad aplicada a la rnaquina sera la que proporcione el reductor en su eje.
Un motor proporciona la potencia util (P) que se indica en su placa de caracterfsticas, cuando absorbe laintensidad bajo la tension que se sefialan en dicha placa.
,j3'U'I'cossP',u
1.000 (Kw)P=
EI par util proporcionado por el motor a su valor nominal, viene dado por la formula siguiente:
Mm = 9.550' Pn
Mm-en NmP - en Kwn - en r.p.m.
Actualmente, los avances en el campo electronico han permitido obtener equipos de variacion de frecuencia, dereducido coste y elevado rendimiento, haciendolos competitivos con los motores de c.c.
EI motor de c.a. es basico en cantidad de aplicaciones, objeto de variacion de velocidad, como son, por ejemplo:
- Grupos hidraulicos.- Motorreductores.- Variadores rnecanicos de velocidad.- Elementos auxiliares de variacion de velocidad.- Aplicacion a traves de variadores de frecuencia.
Deducida por 10arriba expuesto la importancia de estos motores, se ha considerado necesario incluir un capituloque trate del arranque de motores trifasicos con rotor en cortocircuito.
4
49
Motores trifasicos de c. a. con rotor en cortocircuito 4
50
MOTORES CON ROTOR DE TIPO JAULA DE ARDllLA
En la tabla que se estudia a continuacion. se resumen las principales caracterlsticas. forma de arranque yaplicaciones de 105motores trifasicos de c.a.
Los motores aqui estudiados pueden entrenar a rnaquinas. bien en aplicacion directa (motor-rnaquina), 0intercalando entre motor y rnaquina medios rnecanicos de reduccion, tales como poleas (correas), pinones(cadenas), engranajes (conductora-conducida) 0 por medio de reductores, cosa cornun en la mayorfa de lasaplicaciones en transmisiones de movimiento.
MOTORESMOTORES CON ROTOR DEL TIPO JAULA DE ARDILLA DE ROTOR
BOBINADOS
Sistema de Arranque Arranque Arranque Arranque Arranquedirecto ,l- Ll resistencias por auto- rot6ricoarranque
rotoricas transformador
CORRIENTEINICIAL DE 4a 81n 1,3 a 2,6 In 4,5 In 1,7 a 41n <2,5InARRANQUE
PARINICIALDE 0,6 a 1,5 Mn 0,2 a 0,5 Mn 0,6 a 0,85 Mn 0,4 a 0,85 Mn <2,5 MnARRANQUE
DURACION 3 tiempos: 2,5 5MEDIA DEL 2a3s 3a7s 7 a 125 7 a 125ARRANQUE 4 y 5 tiempos: 55
• Buen par de • Arranque suave. • Posibilidad de • Buena relacion • Buena relacionarranque. • Poca regular 105 par intensidad. par intensidad.
• Equipo sencillo incidencia valores de • Posible • PosibleVENTAJAS de arranque. sobre la carga arranque. requlacion de requlacion deDE ESTE • Arranque muy de la linea. • No hay corte 105valores de 105valares deARRANQUE utilizado. de tension al arranque. arranque.
pasar de un • No hay corte • No hay cortepunto al otro. de alirnentacion de alirnentacion
en el arranque. en el arranque.
• Elevada punta • Reducido par • Elevada punta • Equipo de • Es necesariode intensidad de arranque. de arranque. arranque, caro. un motor dede arranque. • Mediano coste • Es necesario • Es necesario anillos (rotor
• Importante del equipo de un equipode un auto- bobinado).INCONVE- sobrecarga en arranque. resistencias. transformador. • SonNIENTES la linea. • Necesidad de • Equipo mas necesariasDE ESTE • No puede que el caro que 105 resistenciasARRANQUE hacerse un bobinado en anteriores. para el
arranque lento conexion Ll arranque.y progresivo. tenga UL = Uf. • Equipo de
• Corte de arranque, caro.tension alpasar de ,l a Ll.
• Maquinas de • Maqumas de • Maquinas de • Maquinas de • Maquinas conpequeria y pequefia y media y gran elevada arranque en
APLlCA-mediana mediana potencia, con potencia 0 par carga.
ClONESpotencia que potencia con elevada de arranque. • Arranque
DE ESTEarrancan a arranque en inercia. • Para aplicar a progresivo.
ARRANQUEplena 0 media vacio. arranques en • Limitadacarga. 105que requlacion de
interesa una la velocidad.reduccionimportante de105puntos deintensidad.
Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito 451
FORMAS CONSTRUCTIVAS DE LOS MOTORES ELECTRICOS
A continuaci6n se representan algunas de las fermas en que se construyen los motores, de acuerdo can suforma de anclaje y posicionamiento del eje, sequn nomenclatura de la recomendaci6n eEl 34-7y DIN 42950y UNE 20-112-74.
B3 • can patas V3 $ can brida(agujeros pasantes)
B5
iE$ can brida V5 if can patas(agujeros pasantes) (hacia la pared)
B6 =$- can patas V6 tr can patas(hacia la pared) (hacia la pared)
B7
& can patas V8 4l sin soporte L. A.(hacia la pared)
B8 • can patas V9 •• sin soporte L. A.(hacia el techo)
89
~
sin soporte L. A. Vl0
~
can brida(agujeros pasantes)
810
• can brida V14 1r can brida(agujeros pasantes) (agujeros pasantes)
814 e([£ID- can brida V18 tV can brida(agujeros roscados) (agujeros roscados)
815 sin soporte L. A. V19 e can brida-tlB- can patas (agujeros roscados)
83/B 5• can brida y patas V 1/V5 , can brida y patas
V1 1ft can brida V3/V6 {b can brida y patas(agujeros pasantes)
4Motores tritasicos de c.a. con rotor en cortocircuito52
BOBINADO DE UN MOTOR TRIFASICO
BOBINADO DE UN MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO
U
1 t
U
24
x
N.' de fases: q = 3Principios de fase: 1-9-17Tipo de bobinado: .Por polos»
2. CONEXION TRIANGULO (A)
~:~ V_L__ Vf_~_L_<1~Lw
Ll L2 L3
Caracteristicas principales
N.' de polos: 2p = 2Velocidad: n = 3.000 r.p.m.N.' de ranuras: K = 24 .
Conexionados de las tres fases del motorPlaca de bomas
1. CONEXION ESTRELLA (.l.)
ILL1 ----r---~--------~--~VL VL2
I" UfL3
WL1 L2 L3
U V W
Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito 4
ARRANQUE DIRECTO
53
U V "vi
L1' -- •••• ---------- •••• --
MarchaLH
L2·-- •.•-- ...••--- ..•..--- •....--Baja tension
LBT
ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR TRIFASICO CON ROTOREN CORTOCIRCUITO
2. Funcionamiento
Para poner en marcha, pulsar en 51.
Para parar, pulsar en 52.
Et motor tarnbien se desccnectara por disparo de F1.
Lamparas de sefializacion de circuito bajo tensi6n (LBT), motor en servicio (LM) y disparo de rele termico (LF1).
KHl Releter micaLF1
1 . Elementos del esquema
Q1 - 5eccionador con fusibles incorporados.KM1 - Contactor de potencia.F1 - Rele terrnico de protecci6n.M - Motor trifasico.LM - Larnpara que seriala motor en marcha.LF1 - Larnpara que sefiala disparo de F1.LBT - Larnpara que seriala tensi6n en el circuito.
Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito
c) Durante el ralentizado
Paro natural del motor.Paro ralentizado.Paro en frenado 0 control de la desaceleraci6n con control por retorno tacornetrico.
L1 L2 L3
Fl
KM1
R
Em CE
u V VI
s
2) Arranque de motor trifasico por controlador electr6nico
EI controlador electr6nico intercalado en el circuito de arranque de un motor,realiza diversas funciones, como son, entre otras:
a) Durante el arranque
Arranque progresivo con limitaci6n de la intensidad.Control de aceleraci6n por retorno tacornetrico.
b) Durante el funcionamiento
Autoprotecci6n contra:Caida de tension.Desequilibrio entre fases.Microcortes de la red de alimentaci6n.Protecci6n terrnica electr6nica.
F2
T
d) Otras funciones durante la parada
4
54
1) Elementos principales del circuito
L1, L2, L3 - Acometida
Fl - Fusibles del circuito de potencia.
F2 - Fusibles del circuito de maniobra y paroemergencia.
Q1 - Seccionador general.
TR - Transformador de tensi6n.
CE - Controlador electr6nico.
F3 - Protecci6n terrnica.
S1 - Pulsador paro urgencia.
KM1 - Contactor principal.
M - Motor trifasico con rotor en cortocircuito.
Nota: EI CE podra disponer de programador,teclado y visualizador, con seiializador dedefectos.
Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito 4
55
Q1
Ll' L2'
INVERSOR DE GIRO PARA MOTOR TRIFASICO
1) Esquema de potencia
L1. L2. L3 - Acometida.
Q1 - 5eccionador con fusibles incorporados.KM 1. KM2 - Inversor por contactores.F1 - Rele terrnico de protecci6n.M - Motor tritasico,
KM1
F1
u V W
2) Esquema de maniobra
La selecci6n de giro se hace por pulsadores. disponiendoel circuito de maniobra de larnparas de serializacion degiro a derecha e izquierda y disparo de rele terrnico,
EI paro se hace por medio del pulsador 53.
L l' -E3-- .••.----------------
F1
L2'----~ __ ~~---- _4----_+----~-----M.AD F1KM1 KM2 M. AT
4Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito
L1 L2 L3
Fl
56
KMl
Fl
z x
ARRANQUE EN CONEXION A - Ll
1) Elementos del esquema
Fl - Fusibles generales de proteccion,
KMl - Contactor de potencia.
KM2 - Contactor de potencia.
KM3 - Contactor de potencia.
F2 - Rele terrnico de proteccion,
M - Motor tritasico.
Conexion I
Uf=UUV3
Conexi6n L1
U V IN
M
mKM3
2) Funcionamiento
Para poner en marcha, pulsar en 51.Entran KAl, KMl y KM3.
L1 ~------------------------y
x y Z
Fl
N __ ~~ ~ ~ -4 _
KAI KM3 KM2Transcurrido un tiempo, el temporizador KAlacciona su contacto temporizado desconectandoa KM3 y conectando a KM2, que estan enclavados electricamente y tarnbien de forma mecanica.
KMl
Uf= UL
AI conectarse KM2 se desconecta KA 1. EI paro se hace al pulsar en 52 0 por disparo de Fl.
4Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito57
Ll L2 L3 ARRANQUE POR RESISTENCIAS
Fl
KMl KM3
F2
W2 V2 U2 W3 V3 U3Ul Vl Wl
rIIII
RES. IIIIIIL
MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO.ARRANQUE POR RESISTENCIAS
U v W 1) Finalidad
Reducir la intensidad durante el periodo de arranque del motor.
2) Esquema de potencia
Fl - Fusibles generales de proteccion,KMl - Contactor. Primer punto de tension.KM2 - Contactor. Segundo punto de tension.KM3 - Contactor. Tercer punto de tension.F2 - Reh~term ico de proteccion.RES - Equipo de resistencias.M - Motor tritasico con rotor en cortocircuito.
Con este equipo se arranca el motor dandole tres sucesivos puntos detension.
Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito 4
58
F3
L1------.-----------------------------------------------
KA1 KM3N----~~----~------4_----~__----~--------~-----
L.F2
La maniobra puede entrar en para por fusion de F3, disparo de F2 0 por accionamiento de S2.
La lampara LF2 sefiala disparo de relE~terrnico F2.
KA2
KA1
KA2 KM1 KM 2
MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO.ARRANQUE POR RESISTENCIAS
3) Esquema de maniobra
Para poner en marcha, pulsar en S 1
Entran KA 1, KA2 y KM 1 - Primer punto de tension al motor.
Transcurrido un tiempo t'
EI temporizador KA 1 acciona su contacto temporizado en el circuito de KM2.
AI conectarse KM2 - Segundo punto de tension al motor.
Transcurrido otro tiempo t"
EI temporizador KA2 acciona su contacto temporizado en el circuito de KM3.
AI conectarse KM3 - Tercer punto de tension al motor.
A su vez. KM3 por rnedio de un contactor auxiliar, desconecta a KA 1, KA2, KMl y KM2.
Motores trifasicos de c. a. con rotor en cortocircuito
ARRANCADORES ESTATICOS PARA MOTORES DE C.A.
5e define como arrancador estatico, a un convertidor estatico alterna-alterna, destinado al arranque de motores,utilizado especialmente cuando se requiere una lirnitacion de la corriente de arranque, 10 que se consigue conuna aplicacion progresiva de tension.
La reduccion de la tension V en consecuencia la intensidad de arranque, repercutira en un menor par dearranque.
Los arrancadores estaticos son aparatos exentos de contactos. Se utilizan preferentemente cuando havexigenciasde seguridad (no hay chispa), elevado nurnero de maniobras 0 se quiere reducir la intensidad absorbida en elmomento de arranque. Estos arrancadores tienen larga vida (no tienen elementos rnoviles ni en erosion) V nulomantenimiento.
Tarnbien tienen inconvenientes, como es el dar un menor par de arranque.
Con los arrancadores estaticos se puede conseguir un arranque progresivo, aumentando la tension progresiva-mente, hasta su valor nominal V un paro tarnbien progresivo, reduciendo la tension hasta su valor cero.
Los arrancadores estaticos permiten un ahorro de energia a base de reducir la tension aplicada al motor cuandono trabaja a su valor maximo de potencia util, con 10que se consigue obtener del motor el maximo rendimientoinstantaneo V el mejor factor de potencia.
Incidencia de la utilizacion de un arrancador estatico en el par. AI ser reducida la tension en el arranque,tarnbien 10 sera el par como va se ha dicho. La relacion del par obtenido con este arranque respecto al que seobtendria en un arranque directo, varla con el cuadrado de la tension. Esta relacion en tanto por ciento (%)equivale a:
Mar (U)2Mard = Un
Mar%M=--- ·100
Mard
Mar - Par de arranque obtenido a tension U.
Mar d - Par de arranque directo que se obtendrfa a tension Un.
U - Tension reducida.
Un - Tension nominal 0 tension de la red.
% M - Porcentaje de par.
La relacion entre intensidad V tension de arranque viene dada por la siguiente expresion:
la
lad
UUn
la - Intensidad en arranque reducido.lad -Intensidad en arranque directo.
Prestaciones de los arrancadores estaticos. 5e recomienda leer el cataloqo del fabricante 0 consultar al proveedordel equipo.
EI equipo de arranque esta formado por el circuito de potencia (tiristores) V el equipo electronico de requlacionde la manibra.
En funcion a la aplicacion. se podra elegir una determinada rampa de aceleracion (arranque) V deceleracion(paro).
Inversores de giro. Cuando la maniobra 10precise, se instalaran arrancadores estaticos inversores, cuvo esquemade potencia se estudia en la paqina siguiente.
En la tabla comparativa que se presenta en la paqina siguiente, pueden apreciarse las ventajas e inconvenientesde esta forma de arranque, respecto a otras que se han estudiado en este mismo capitulo.
J
4
59
Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito 4
60
COMPARACION DE ESTE SISTEMA DE ARRANQUE CON OTROS ESTUDIADOS EN ESTA OBRA
Arrancadores Convencionales
Caracteristicas Motor eonArrancador
Oirecto Autotrans. Resistenciasdevanado Estrella estatico
estatoricaspartido
trianqulo
% de la corriente de arranque 100% 30-;-42664% 58-;-70% 65% 33% Sequn rampadirecto (en lineaj max.80%
% de par de arranque directo 100% 30-;-42664% 33 -;-49 % 48% 33% Segun rampa,max.64%
I'j Escalones de arranque 1 4,362 362 2 2 Continuosinescalones
Conexiones al 3 3 3 6 6 3motor
Sobrecarga de la linea 51n 1,5-;- 2,16 3-;-3,5 In 3,25 In 1,65 In Segun rampa[eproximada) 3,2 In max.4,5ln
T ransici6n 0 pausa de arranque No No No No Si No
ESQUEMA DE POTENCIA DE UN INVERSOR DE GIRO REALIZADO CON ARRANCADOR ESTATICO
L1 L2 L3
1 1 1Q\ l--1---'KM1" --- ----
IJ. 1.
'-1 L ~ '\17L~
'\~ r-. I L ~~17 ~~ ~17r-.
I JLII
Esquema de Potencia U V W Regulaci6n
'- Equipo de regulaci6n de la rampa deV arranque y paro, adernas de otras pres-
M taciones que el equipo pueda dar. Eneste caso el equipo dispone de selec-
3 N cion del sentido de giro del motor, se-gun se elijan unos grupos u otros detransistores.
Motores trifasicos dee.a. eon rotor en eortoeireuito 4
61
L1 L2 L3
MOTOR TRIFASICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITOARRANCADOR ESTATICO
1) Esquema de potencia
F1 - Fusibles de protecci6n general.KMl - Contactor.AR - Arrancador estatico.F2 - Hete terrnico de protecci6n.M - Motor trifasico con rotor en cortocircuito.
EQUIPO DEREGULACION
(Reglajes yajustes)
u V VI
ARKAl
u
KMl KAl
2) Esquema de maniobra
EI esquema de maniobra es muy simple a nivel del operario que 10 pone en servicio 0 10 para (motor), ya quedispone de un pulsador de marcha (S1) y otro de paro (S2). En este caso hay un tercer pulsador para accionaren caso de emergencia.
Con respecto al electricista que conecta 0 mantiene la instalaci6n, el equipo dispone de elementos de regulaci6nde la maniobra. As! pues, se podra elegir una determinada rampa de aceleraci6n (arranque) y deceleraci6n(paro), adernas de otras prestaciones que el equipo pueda dar.
4Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito62
ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFASICO CON ROTOR BOBINADOPOR MEDIO DE RESISTENCIAS ROTORICAS
L1----~----------------------------------L1 L2 L3
KAZ
N----~----~------~----~----~~-----KM1 KA1 KA2 KM2 KM3
R2
2.1) Marcha del motor
AI pulsar en Sl entre KMl + KA1 + KA2, Arranca elmotor con toda la resistencia rot6rica.
1) Esquema de potencia
KM3 Fl - Fusibles de protecci6n.KM1 - Contactor principal.F2 - Rele termico,M - Motor trifasico, rotor bobinado.R1-R2 - Resistencias.KM2-KM3 - Contactores.
K L M(1
61A1
2) Esquema de maniobra
R1Transcurrido un tiempo (t,), KA 1 conecta a KM2, con 10 que se cortocircuitael primer grupo de resistencias.
Transcurrido otro tiempo (t,), KA2 conecta al KM3, con 10 que se cortocircuitael segundo grupo de resistencias R2. AI mismo tiempo, se desconectanKA 1, KA2 y KM2. EI motor funciona con rotor en cortocircuito.
2.2) Parada del motor
Pulsar en S2.
Tarnbien por disparo de F2, fusi6n de FO0 por falta de corriente.
Motores trifasicos de c.a. con rotor en cortocircuito 4
FRENADO
63
EIfrenado de un motor trifasico puede hacerse de muy diversas formas, a saber:
1) Motor especial freno. Rotor y estator conicos que al cortarse la corriente se bloquean el uno en el otro.2) Motor con freno incorporado al motor.3) Frenado par contracorriente.4) Frenado por alimentacion de corriente continua.5) Frenado par freno exterior al motor, de disco 0 volante con zapatas.6) Otras formas de frenado (neurnatico. hidraulico, etc.)
1) Motor freno
EIfreno forma partede la misma construcciondel motor.
EI frenado se logra por enclavamiento rnecanico delrotor en el estator.
2) Motor con freno ineorporado al motor
Disco de frenado
3) Inversor de eorrienteLl L2 L3
H=! 111KMl KM2 Temp.
KMl - MarchaKM2 - Frenado.Despuesde untiempo T de conexion. se des-conecta.u v VI
5) Freno exterior electromagnetieo
ao• 0
o. .oAI dar tension al motor, tarnbien se alimenta el elec-troirnan, con 10 que el freno se desbloquea. AI cortarcorriente al motor y al electroiman. hay bloqueo delrotor y por tanto frenado.
4) Alimentaei6n de e.c.
+
J jKMl Temp.
KMl - MarchaKM2 - Frenado. Despuesde untiempo T de suministrar c.c. sedesconecta el contactor.
u V VI
6) Freno exterior con aeeionamiento por eilindrohidraulico
Funcionamiento similar al anterior, pero en el que elelectroiman esta sustituido por un cilindro hidraulico.
Variador hidraulico de velocidad 74
Motor neumatico 75
Wtl!!lOtl!©O@!lD @® W®§@©O@tl!@
©@!lD !i7Ji)@U@!l®~ !JvO@!lriJaJJ§O©@~Jr !lD®aJJ!i7Ji)riJUo©@~
Sfmbolos hidraulicos 67
Circuito hidraulico 68
Motores hidraulicos 70
VARIACIONDEVELOCIDAD CON MOTORES HIDRAULICOS Y NEUMATICOS 5
67SIMBOLOS HIDRAULICOS
Simbolo Designaci6n Simbolo Designaci6n
Sombas hidraulicas
~
Filtro.
¢= Bomba de caudal constante.Simbolo general.
No reversible.
~
Distribuidor de 3 posiciones y4 vias con pilotaje electrico y
9 Bomba de caudal constante. centro en reposo por resortes.Reversible.
Distribuidor de 2p y 2v con pi-
--[[W-- lotaje neurnatico 0 hidraulico.
¢f Bomba de caudal variable.No reversible.
~
Regulador de caudal.Mantiene el caudal con inde-pendencia de las variaciones depresion.¢; Bomba de caudal variable.
Reversible. Motores hidraulicos
Q Motor de caudal constante.No reversible.
Elementos hidraulicos del circuito
~ Antirretorno.
¢= Motor de caudal constante.
% Valvula antirretorno. pilotada al Reversible.
cierre.
Valvula antirretorno. calibrada Motor de caudal variable.
l' (tarada), g No reversible.
-fLtJj Estrangulador unidirecccionai.
Motor de caudal variable.
(J SZ; Reversible.Valvula reguladora de presion.
r~Valvula proporcional de pre-
~
Bomba-motor de caudal cons-L _sion. tante.
No reversible.
dl) Valvula reductora de presion.
¢- Bomba-motor de caudal cons-
[Q tante.Valvula limitadora de presion. Reversible.Valvula de seguridad .
.~ Reductor proporcional de pre- Motor hidraulico oscilante.
L _J sion,
~,
Variaci6n de velocidad con motores hidraulicos y neumaticos
CIRCUITO HIDRAULICO
1. Motor electrico2. Bomba hidrauhca3. Motor electrico
568
CONJUNTO DEDISPOSITIVODECONTROLYMANDO
UTILIZACION
1) Presi6n (p)
p=fs p - presionF - fuerza en NS - superfieie en em'
1 bar = 10 N = daNem' em'
1 Pa =~ '1 bar = 100000 Pam2' •
C1p- difereneia de presiones entre la entrada y salida del motor en bar.
<DFORMULAS DE CALCULO HIDRAULICO
2) Bombahidraulica
2.1 ) Caudal (a)
q. n ·,.,volQ= 1000
Q - caudal en I/minq - caudal qeornetrico de la bomba
consumo geometrico del motor, en em'n - velocidad de giro en r.p.m.,.,vol - rendimiento volurnetrico (0,9 a 0,95)
2.2) Potencia motriz de accionamiento (Pa)
p'QPa=---
6OO·,.,t
Pa - patencia en kWp - presion de servieio en bar (daN/em'),.,t - rendimiento total (0,8 a 0,95)
2.3) Rendimiento total (" t)
,.,t = ,.,vol- ,.,hm ,.,hm - rendimiento hidraulico-rnecanico (0,9 a 0,95)
3) Motor hidraulico
3.1) Consumo (a)
Q = -:-::~q_·_n_-:-1000·,., vol
3.2) Numero de revoluciones (n)
n = _Q_·....!,.,_v_o_1'_1_000_q
3.3) Potencia transmitida (P)
Variaci6n de velocidad con motores hidraulicos y neumaticos 5
69
34) Momento de giro (M)
M = Ll.p· q'" hmM - momenta en daN
2n'100
M = 1,59' q . Ll.p'" hm1000
4) Otras f6rmulas hidraulicas para bombas y motores
4.1) Caudal nominal (0)
Q - en IImin-..9r..:..!!..qr - desplazamiento qeometrico en em'/revol.Q-1000n - velocidaddel eje en r/min.
42) Par te6rico (M)
M - en Nm-.9!...:...2..qr - en crnvrevotuclonM- 20np - presion en bar
4.3) Potencia de salida (P)
P= M'nP- en KwM -en Nm
9550 n - en r/min
4.4) Potencia biamutk» (P)
P =..Q..:.Q. P - en KwQ- en I/min
600 p - en bar
4.5) Equivalencia calorffica de la potencis hidraulica (P)
e =..Q..:.Q. e -en Kj/minQ - en 11min
10 p - en bar
4.6) Velocidad del fluido en la tuberfa (Vf)
Vf= Q'21,22 Vf=en m/sd
5) Otras f6rmulas y equivalencias
5.1) Fuerza te6rica en un cilindro (F)
F=S'p'10 F - en NS - seccion en em'p - en bar
5.2) Equivalencias
1 bar = 10' N/m'1 bar = 10 N/em' = 1 da N/mm'1 Pascal= 1 N/m'
Variaci6n de velocidad con motores hidraulicos y neurnaticos 570
MOTORES HIDRAULICOS
Aplicacion N.· 1
Apticacion N.· 2
Apticacion N.· 3
Grupo Hidraulico
Diversas formas de conseguir movimiento giratorio apartir de un grupo hidraulico
APLICACION N.· 1
Motor hidraulico oscilante
EI eje girara hacia la derecha 0 la izquierda. siempremenos de una vuelta completa. sequn sea la seleccionque se haga en el distribuidor.
APLICACION N.· 2
Motor hidraulico giratorio en un solo sentido. con re-.gulador de caudal con el que se consigue variar la velo-cidad.
APLICACION N.· 3
Motor hidraulico giratorio con dos sentidos de giro
EI equipo dispondra de los medios de control y requlacionque la maniobra requiera.EI sentido de giro viene determinado por la seleccionque se haga sobre el distribuidor de 3p y 4v con posicionde reposo en centro cerra do.
GRUPO HIDRAULICO
Equipo formado por motor. bomba hidrautica, deposito yelementos de requlacion y control.
Variaci6n de velocidad con motores hidraulicos y neurnaticos 571
®
IL.LJ® ®
r-(VI 8)
L
® ® 9)
10)
11)
EVl EV2
MOTOR HIDRAUUCO CON DOS SENTI DOS DEGIRO Y FRENADO
Elementos que componen el circuito
1) Motor tritasico de corriente alterna.
2) Bomba hidraulica.
3) Valvula de seguridad, limitadora de presion.
4) Filtro al envfo y lIegada de fluido hidraulico,
5) Valvula antirretorno, calibrada.
6) Deposito de fluido termico.
7) Tuberfas hidraulicas, capaces de soportar la presionde la instalacion.
Distribuidor de 3 posiciones y 4 vias. En reposo, centrocerrado por resorte. Accionamiento por las electro-valvulas EVl y EV2.
Valvula reguladora de presion.
Antirretorno.
Motor hidraulico.
Aplicaci6n
Mediante este esquema se consigue retener (frenar) elmotor hidraulico contra acciones externas que harfan girarel motor, estando parade, es decir, con el distribuidor enposici6n de centro cerrado.
EI esquema electrico dispondra de fusibles, contactor y releterrnico, completado por su equipo de telemando para lapuesta en marcha y parada del motor trifasico.
A su vez, el distribuidor sera pilotado por mediode las electrovalvulas EVl y EV2, una u otra,
17\1 sequn se desee que el motor hidraulico gire a\.V la derecha 0 a la izquierda.
~
~,"IIIII
5Variaci6n de velocidad con motores hidraulicos y neumaticos72
1. Esquema hidraulicoCD
L1 L2 L3 PE
"11j-)L1--.,...------
F1
KM1 3. Esquemade maniobra electrica
F1
u V 'vi
N--+---"-'---Mar. F1KM1
2. Esquemade potencia electrica
CIRCUITO PARA MOTOR HIDRAULICO CON VARIACION DE VElOCIDAD E INVERSION DE GIRO
Variaci6n de velocidad con motores hidrauticos y neurnaticos
CIRCUITO PARA MOTOR HIDRAULICO CON VARIACION DE VELOCIDAD E INVERSION DE GIRO
1) Esquema hidraulicoElementos del esquema
1) Recipiente del grupo hidraulico.
2) Filtros en envio y retorno.
3) Motor trifasico de c.a. con rotor en cortocircuito.
4) Bomba hidraulica de caudal variable.
5) Valvula limitadora de presion del circuito.Cuando se eleva la presion, se abre la valvula, que ha side reglada previa mente.
6) Distribuidor de 3 posiciones y 4 vias.En repose. centro abierto del distribuidor para la alirnentacion y cerra do para la utilizacion.Accionamiento por electrovalvula para los dos sentidos de giro.
7) Regulador de presion.
8) Motor hidraulico de velocidad variable, con dos sentidos de giro.
9) Conductos, tuberfas.
2) Esquema de potencia electrica
Q1 - Seccionador tritasico con fusibles incorporados, mas un contacto para dar paso a la comunicacion contierra (PE).
KM 1 - Contactor trifasico,
F1 - Reh~terrnico de proteccion.
M - Motor tritasico con rotor en cortocircuito.
3) Esquema de maniobra elect~ca
EI esquema de maniobra tiene el mando desde un pulsador de marcha 51 y el paro desde otro pulsador 52.
EI esquema dispone de proteccion por fusible Q1, rele terrnico F1 y presostato P, que para el motor en elsupuesto de que la presi6n del circuito supere los limites de seguridad reglados en el presostato.
573
Variaci6n de velocidad con motores hidraulicos y neurnaticos 574
EIvariador va acompafiado directamente a un motor trifasico con rotor en cortocircuito.
EIarranque del motor se hace por medio de un interruptor de accionamiento manual disponiendo de protectorde disparo por sobreintensidad.
La variaci6n de velocidad se consigue accionando manualmente el volante que lIeva incorporado el variadorhioraulico.
En la parte superior izquierda se representa el esquema del variador hidraulico.
EI motor funciona de forma continua. EI agujero hidraulico del variador se encarga de la regulaci6n y lasseguridades necesarias para no sobrecargar el circuito.
VARIADOR HIDRAULICO DE VElOCIDAD
1-'-'-'-'-'-'-'-'-'-ji !
(I ! ~\1 ii i. .I IL._._._._._._._._.~
Variador hidraulico
VARIADOR DE VElOCIDAD HIDRAULICO
PE
M ~I-IIL
u V VI
Variador hidraulico de velocidad
Variaci6n de velocidad con motores hidraulicos y neurnaticos
MOTOR NEUMATICO
0 CD<0EV
CD CD® ®
0) CDEV1
CD
®®
Elementos de Ia instalaci6n
1) Conexion a la red de aire bajo presion de 8 bar.
2) Valvula de accionamiento manual.
3) Filtro.
4) Regulador de presion. Manorreductor.
5) Indicador de presion.
6) Engrasador.
7) Elemento simbOlico que comprende a los aparatos de las marcas 3, 4, 5, 6.
8) Distribuidor de 2p y 3v, con accionamiento por electrovalvula EV y retorno a la posicion de reposo porresorte.
9) Antirretorno. Hace la funcion de frenado.
10) Motor neumatico con un solo sentido de giro. Puede variarse la velocidad, modificando los valores decaudal y de presion. Uno U otro, 0 ambos ala vez.
11) Distribuidor de 3p y 4v. En la posicion centro, todo cerrado.Accionamiento por las electrovalvulas EV1 y EV2. Seglin se elija una u otra. el eje del motor girara aderecha 0 a izquierda.
13) Elemento 0 rnaquina accionada.
Aplicaci6n
EI motor neurnatico no puede tener la precision de velocidad que un motor hidraulico, ya que mientras el fluidohidraullco es muy poco compresible, el aire 10 es mucho, razon por la que puede variar su velocidad en funciona la vanacion de la carga. Por esta razon. el motor neurnatico solamente se utilizara cuando las variaciones develocidad no tengan repercusion en la aplicacion.
575
®
Ejemplos de calculo 86
If{j(f)@[JJJ©U@!l(f)[$ Jr [f[ff)[JJJ§UO[pJ§O©@]@@!l(f)[$
[f[ff)(f)©tiJfliJO©@[$ @(f) P!I(f)§@©O@@J@
Introducci6n 79
Sistemas de transmisi6n 82
Formas constructivas de los reductoresy motorreductores 85
Reducci6n de velocidad mecanica 87
REDUCTOR MECANICO DE VELOCIDAD
REDUCTORES Y MULTIPLICADORES MECANICOS DE VELOCIDAD 6
INTRODUCCION
79
II
CI E
Q I JI I
II I
~~
I
~ ~ .----
I> ~--~;-~
It- ~I
I
I
hI
- •. _~ __ --.1
I •• i1guleros 0 hiliSlili et nco ne '2
• o para los demas
Los motores electrtcos, cuando son de media y gran potencia, raramente se aplican directamente a la rnaquina.
La transmisi6n de movimiento hacia la rnaquina 0 elementos a accionar se hace normalmente a traves de unreductor de velocidad.
AI reducir la velocidad dada por el motor, se consigue un incremento del par motor en la misma proporci6n enque se reduce la velocidad, circunstancia que resulta importante en el momenta del arranque de una maquina.especial mente cuando se trata de inercias importantes.
La elecci6n del tipo de reductor se hara en funci6n a 105 para metros y calculos que habra de realizar para cad aaplicaci6n concreta que se realice, 10que obliqara al tecnico a conocer las necesidades a cubrir sobre la rnaquinay por tanto las prestaciones que se van a pedir al motor, al reductor y a 105 acoplamientos hasta la rnaquina.
No todos 105 reductores dan las mismas prestaciones, raz6n por la cual, ante una aphcacion se eleqira aquel quemejor se ajuste a la necesidad planteada.
Respecto al mantenimiento de un reductor, se tendran en cuenta siempre las instrucciones dadas por elconstructor.
Ante cualquier duda 0 dificultad en las interpretaciones de calculo, instrucciones, prestaciones, etc., deberaconsultarse al constructor 0 distribuidor.
A continuaci6n, se estudian 105reductores desde su parte electrica principalmente, sin olvidar sus particularidadesrnecanicas y tecnicas.
I
6Reductores y multiplicadores mecanicos de velocidad80
REDUCTOR _-¥r-.. .••
MOTORREDUCTOR
CONJUNTO MOTOR-REDUCTOR-MAQUINA
1-------------1I II MOTORI (Pm) 1M
L_ - [:OTO'",OU=' - - _:JMAOUINA(Aplicaci6n)
Acoplamiento
Pm - KW (potencia)nm - r.p.m. (velocidad)Mm - Nm (par)
Suponiendo un rendimiento n= 100% en transmisi6n potencia motor-reductor el par util a la salida del eje delreductor seria:
M= 9550· Pmn
Reducir la velocidad del motor significa un aumento del par, en la salida del eje del reductor, respecto al quetendria el eje del motor si se aplicara directamente a la rnaquina sin reducir la velocidad.
CLASES DE REDUCTORES DE VELOCIDAD
Hay diversas clases de reductores considerando su construcci6n y forma de obtener la reducci6n de velocidad.Entre los diferentes tipos de reductores, se citan los siguientes:
Reductor de engranajes cilindricos.Reductor de grupo c6nico.Reductor de corona-tornillo sin-fin.Reductor tipo tandem.
~ntre los variadores de velocidad se enumeran los variadores de poleas extensibles y los variadores de fricci6n.
MOTORIZACION DE LOS REDUCTORES
Los motores que se acoplan a los reductores formando el motorreductor pueden ser de tipo muy diverse y seajustaran alas dimensiones y necesidades de la aplicaci6n. En atenci6n a estos conceptos, los motores podranser, entre otros, de los tipos siguientes:
Motor monotasico de c.a.Motor universal (c.a. 0 c.c.)Motor de c.c., en sus diferentes variantes.Motor trifasico de c.a.Motor trifasico de c.a. con varias velocidades.Motor especial.
Reductores y multiplicadores rnecanicos de velocidad
CARACTERISTICAS A TENER EN CUENTA Al ElEGIR UN REDUCTOR
- Tipo de motor y sus caracterfsticas.- Trabajo a realizar en la aplicacion.- Tipo de reductor y sus caracterfsticas.- Par nominal en la apticacion.- Velocidad necesaria en la aplicacion.- Raport de reduccion de velocidad.- Con freno 0 sin freno.- Con un sentido de giro, 0 con inversion de giro.- Posicion de montaje.- Angulo de salida del eje de salida.- Dimensiones del eje de salida.- Horas de marcha diaria.- Nurnero de arranques dfa.- Temperaturas extremas en que va a funcionar el motorreductor.- Otras caracteristicas que se consideren oportunas.- En caso de duda, consultar con el proveedor.- Una vez montado el motorreductor, sfganse las consignas de mantenimiento y conservacion dadas por elconstructor.
TRANSMISION DEL MOVIMIENTO
EI movimiento del eje del reductor se transmite a la rnaquina a traves de:
a) Transmisi6n directa.
Union motorreductor rnaquina a traves de un acoplamiento.
b) Transmisi6n por po/eas y correa.
En este caso. habra una polea motriz (salida reductor) y una polea conducida (maquina).Transmision entre ambas poleas por correa.Las poleas pueden ser acanaladas, dentadas 0 planas y en consecuencia, las correas seran de tipo trapezoidal,dentadas 0 planas.
La velocidad en la maquina podra ser igual, mayor 0 menor que la velocidad del reductor. Hay otros tiposde correa y garganta de la polea (por ejemplo, redonda).
c) Transmisi6n por pinones y cadena dentada.
Como en el caso de la transmision por polea y correa, en este caso habra tarnbien un piMn motriz y unpinon conducido.
La union entre pinones se hace a traves de una cadena. La cadena podra ser simple, doble, triple. En estoscasos, los pinones tambien seran simples, dobies, triples.
Pueden transmitir igual velocidad 0 aumentar 0 disminuir la velocidad del eje de salida del reductor.
d) Transmisi6n por engranajes.En este caso. el engranaje motriz (rueda) estara en contacto directo con el engranaje conducido (pifi6n), nohabiendo por tanto ninqun dispositivo 0 sistema de union entre ambos engranajes.Sequn que el pifi6n sea igual, mayor 0 menor que la rueda, se consequira en la aplicacion igual, menor 0mayor velocidad de la que tiene el eje de salida del reductor.
e) Transmisi6n por cardan.
Es una union directa reductor con maquina, que permite desalineaciones respecto al eje del reductor yaplicacion del movimiento en pianos diferentes.
f) Transmisi6n por fricci6n.
Es una transrnision en la que la rueda motriz transmite el movimiento a la rueda conducida por friccion.
Podra darse un deslizamiento, cuando se supere la adherencia.
681
Reductores y multiplicadores mecanicos de velocidad 682
SISTEMAS DE TRANSMISION
A eontinuaei6n se representan diferentes sistemas de transmisi6n mecanice.
Estos sistemas de transmisi6n pueden a su vez ser un medio para aumentar 0 disminuir la velocidad de salidadel eje del reductor y aplicarla a la rnaquina, entrando por esta raz6n en el capitulo de variaci6n de velocidadrnecanica.
1) Transmisi6n por poleas y correa plana
Si la polea eondueida es mayor que la motriz, la velo-cidad del eje eonducido sera menor que la velocidaddel motor. La relaei6n se mantiene si la eondueida esmenor que la eonductora.
3) Transmision por correa dentada
$.-I II II II I
2) Transmisi6n por poleas acanaladas y correas tra-pezoidalesLa aplieaei6n tiene salidas a 90'.
4) Transmisi6n por cardanCambio de plano 0 anqulo de transmisi6n del movi-miento.
5) Transmisi6n por pinones dentados y cadena 6) Transmisi6n mixta por poleas y correa plana ypor ruedas en friccion directa
Reductores y multiplicadores rnecanicos de velocidad
7) Transmisi6n por engranajes.
-
6.83
9) Transmisi6n piii6n a cremallera
8) Transmisi6n por piii6n y husillo sin-fin
Chapa dearmadura
__LIl_ Cubo anularcon anilloscolectores
11) Embraguepara dos ejesen rotaci6n
10) Acoplamiento que une dos ejesen rotaci6n
12) Umitador de par transmitido
Reductores y multiplicadores rnecanicos de velocidad 684
SISTEMAS DE TRANSMISIONCARGA RADIAL SOBRE LA EXTREMIDAD DEL EJE LENTO
Para los casos de transrnision mas comunes, la carga radial Fr tiene el valor y la posicion angular que se reflejaen los casos que se estudian a continuacion.
r..iro antihorario Giro horario
1) Transmisi6n por cadena
Fr= 1910'P,d· n,
NOTA: Para correa dentada sus-tituir 1910 por 2865
2) Transmisi6n por correa tra-pezoidal
Fr = 4775· P,d· n,
Para correa dentada:
F - 2865· P,r- d. n,
3) Transmisi6n por engranajesrectos y directos
Fr= 2032· P,d- n,
4) Transmisi6n por rueda defricci6n (Goma sobre me-tal)
Fr = 6781 . P,d· n,
Fr - en daNP, - potencia a la salida del re-
ductor en KWn, - velocidad a la salida del re-
ductor en r.p.m.d - diarnetro primitivo, en m
Reductores
B3
~
B8
"B5-.Motorreductores
B3
~
B8
•B5
~
Reductores y multiplicadores rnecanicos de velocidad 685
FORMAS CONSTRUCTIVAS DE LOS REDUCTORES Y MOTORREDUCTORES
A continuaci6n se representan algunas de las formas en que se construyen los reductores y motorreductoresde acuerdo con su forma de anciaje y posicionamiento, sequn normas Cfil, DIN y UNE.
B6 B7
B6 B7
••V5 V6
V1
6Reductores y multiplicadores mecanicos de velocidad86
EJEMPLOS DE CALCULO
1) Caleular el par y velocidad a la salida del reductor, suponiendo un raport de transformaci6n de 2,5 si elmotor tiene una poteneia de 10 KW Y una velocidad nominal de 1.450 r.p.m.
a) Par motor (Mm)
M =9550opm=9550Xl0 61,61 Nmm nm 1550
b) Velocidad en el eje del reductor (n)
n = J:!.oL = 1450 = 580 r p mrap 2,5 ...
c) Par en el eje del motor (M)
M = 9550 ° Pm = 9550 X 10 164,65 Nmm n 580
2) Caleular la potencia de un motor y raport de velocidad de un motorreductor que precisa veneer un par de120 Nm a 300 r.p.m.
a) Potencia necesaria en el eje del motor (Pm)
_ Mon_120X300Pm- 9550 - 9550 3,769 KW
Se elegiria un motor en torno a los 4 KW.Para el calculo se supone que el reductor tiene un rendimiento ,,= 100%
b) Rapport de transmisi6n motor-reductor (rap)
Se elige un motor trifasico de euatro polos con rotor en cortocireuito con potencia de 4 KW Yvelocidadnominal de 1460 r.p.m.
rap = J:!.oL = 1464 = 2 44n 600 '
3) En un grupo de transmisi6n de movimiento formado por rnotor-reductor-rnaquinase ha medido la intensidadabsorbida poi el motor, siendo de 120 A, bajo una tensi6n de 380 V, dando el eje una velocidad de 1.420r.p.m.Suponiendo un rendimiento del motor de" = 85 % y un factor de potencia eosrp= 0,86, caleular la potenciaabsorbiday el par desarrollado por el motor y el aplicado a la rnaquina siendo la relaei6n de transmisi6n delreduetor de i = 8.
a) Potencia absorbida (P) y potencia util (P)
J3 ° U ° locos 9' J3 ° 380 ° 120 ° 0,86p. =---"-''---:'1-';.000~c.:..:....,--= 1.000 67,9 KW
J3 ° 380 ° 120 ° 0,86 ° 0,85= 1.000 = 57,73 KW
J3oUoloeosrpo"P= 1.000
b) Par motor (Mm)
M = 9550 ° P= 9550 X 57,73 388 Nmm nm 1420
c) Velocidad msquine (nmJ
_ n _ 1420_nm-T--8--177,5 r.p.m.
d) Par aplicado a la mequin» (Mr)
Mr= Mm ° i = 388 ° 8= 3.104 Nm
Reductores y multiplicadores rnecanicos de velocidad
REDUCCION DE VELOCIDAD MECANICA
En esta paqina se presentan dos ejemplos de variaci6n rnecanica de velocidad. En ambos cases. el medioutilizado es la variaci6n de diarnetro de las poleas.
1) Representaci6n superior
La variaci6n del diarnetro de poleas se consigue desplazando el soporte del motor hacia la polea de la rnaquina(+ velocidad) 0 alejandose de la rnaquina (- velocidad).
EIdiarnetro de la polea motriz tiene la posibilidad de aumentar 0 disminuir, mientras que el diarnetro de la poleaconducida mantiene siempre el mismo valor.
2) Representaci6n inferior
La variaci6n del diametro de la polea se consigue al accionar un volante. Dado que la distancia entre los ejesdel motor y el reductor son constantes, cualquier variaci6n de diarnetro en la polea motriz, lIeva una variaci6nde diarnetro en la polea conducida, para asegurar en todo momenta el mismo desarrollo de la correa.
EIaccionamiento del diarnetro de la polea pue-de ser manual, como en este caso. 0 por motor,que ya se ha estudiado en este capitulo.
·_·_·_·_·-HI-H-H-- ~.MIIH
R
M - Motor electricoR - Reductor mecanicoVv - Variador de velocidadReg - Regulaci6n 0 selecci6n de la velocidad
687
Reductores y multiplicadores rnecanicos de velocidad 688
u v
L1-- •.•.----
F1
N--~---KM1
Ejemplo de aplicaci6n
Pr
Mr
n
Sea por ejemplo un motorreductor cuyas caracterlsticas principales:Pm = 10 KW, n = 1420 r.p.m., n, = 355 r.p.m.
a) Par motor (Mm)
M _9550X 10m- 1420
b) Potencia salida reductor (Pr)
67,25 Nm
Pr = P . I] r = 10 X 0,95 = 9,5 KW
I]r =0,95
c) Par reductor (Mr)
M _9550X9,5r- 355 255,56 Nm
CONJUNTO MOTORREDUCTOR
a) Caracterfsticas del motor
- Potencia (KW)- Tension (V)- Intensidad (A)- Velocidad (n)- Frecuencia (Hz)
Factor de potencia (cos 9')Clase de servicio
b) Caracterfsticas del reductor
Potencia (KW)- Velocidad entrada (n)- Velocidad de salida (n.)- Relacion de velocidad (n/n,)- Tipo de reductor
Sentido/s de giroFijacion
c) Celculo del motor
Potencia motriz (P)
J3'U'I'cos9"1]P= 1.000
PUIcos 9'I]
- potencia en KW- tension en V- intensidad en A- factor de potencia- rendirniento
Par motriz (M)
M = 9550· Pn
d) Cstcuto del reductor
- Potencia entradaPotencia util del motor.
Potencia de salida (Pr)Pr==Prn v a r
Pm - potencia motorI] - rendimiento del reductor
- Par en el eje de salida del re-ductor (Mr)
Mr= 9550· Prn,
Reductores y multiplicadores mecanicos de velocidad 689
L1-- •..•-------L1 L 2 L3 PE
F2
F1
KM1
F2
N----~------4_----~----KM1 KM2 LF2
VARIADOR MECANICO DE VElOCIDAD CON INVERSION DE GIRO
1) Esquema de potencia
EI esquema de potencia consta de:
F1 - Fusibles de protecci6n.KM 1, KM2 - Contactores para formar el inversor de giro.F2 - Rele terrnico de protecci6n.M - Motor trifasico de c.a. con rotor en cortocircuito.Vv - Variador rnecanico de velocidad.
2) Esquema de maniobra
EI esquema de maniobra corresponde al de un inversor de giro con mando por pulsadores.
51 - Marcha con giro a derecha.52 - Marcha con giro a izquierda.53 - Parada.
EI esquema dispone de larnpara que seriala el disparo del rele terrnico,
Respecto al reductor, se tendra en cuenta su posibilidad rnecanica de inversi6n.
M
u V Vi
1Reductores y multiplicadores mecanicos de velocidad 6
·90
r -3 SGv
U V W I
~IL -3 SPy
-~ FCPv
--<D FCGv
EI esquema de potencia esta formado por dos circuitos separados.
1.1) Motor principal.01 - Interruptor tritasico con fusibles incorporados y con disparo por efecto termico de la sobreintensidad.
Marcha por accionamiento manual sobre 01. Lo mismo para efectuar el paro.
1.2) Motor auxiliar para aumentar 0 disminuir la velocidad en el eje de salida.lnversor de giro por accionamiento manual.Pulsando en SGv-Aumenta la velocidad.Pulsando en SPY- Decrece la velocidad.Fines de curso FCPv para pequefia velocidad y FCGv, para gran velocidad.
EI motor funciona durante el tiempo que se tiene oprimido el pulsador y mientras no haya lIegado al finalde su curso,
M2 - Motor auxiliar trifasico de rotor en cortocircuito.Vv - Variador rnecanico de velocidad.
Variador rnecanico de velocidad,de poleas de diarnetro variableunidas por correas, cuya variaci6nse logra por medio de un motorelectrico gobernado por pulsadores.
En el ejercicio que se estudia la variaci6n de velocidadse consigue al cambiar el diametro de las poleas. Latransmisi6n se hace por medio de correas trapezoidales.
M1
Esquema de potencia
M2
VARIADOR MECANICO DE VElOCIDADI/v
Reductores y multiplicadores mecanicos de velocidad 691
Ll L2 L3
VARIADOR MECANICO DE VELOCIDAD
Vv :H._._._._.-MAQUINA
U1 VI WI
Esta eplicacion es la misma que se ha estudiado en lapaqina anterior, pero con la diferencia de que tanto elgobierno del motor principal M 1, como el del motorauxiliar M2, se hace por contactores y el mando porpulsadores.F3
Para evitar que el variador Vv pueda ac-cionarse sin tener movimiento el motorM1, la maniobra esta dispuesta en el cir-cuito para que no puedaentrar M2, mien-tras que el motor principal no se hayapuesto en servicio.
F4 F5Ll~~~-----------------------
F2
U 2 V2 W2 F4
S1
N----~~------~------~---KM1 KM2 KM3
Reductores y multiplicadores mecanicos de velocidad926
r'-'-'-'-'-'-'-'-'-'-'-'-'--'i I II Ii i ~ Maxima velocidad
Ii! Poleas
! LMinima velocidad
L._. ._.J
v
Broca
u
F2
KH1
PE L 1 L2 L3
REDUCTOR MECANICO DE VELOCIDAD
EI reductor dispone de dos juegos de poleas iguales y sirnetricas. en la que una, la motriz, es movida por el motorelectrico y otra, la conducida, que al extremo de su eje m6vil lieva instalado un portabrocas y que, accionandoconvenientemente sirve para taladrar (hacer agujeros).
EI motor de accionamiento es tnfasico de c.a. con rotor en cortocircuito, cuyo mando se hace a traves de uncontactor, cuya puesta en servicio se hace desde un pulsador de marcha 51 y el paro desde otro pulsador 52.
EI cambio de correa entre gargantas puede hacerse estando el motor en marcha, mediante un dispositivoespecial.
({))[J!l@~ fPJ!l@~@@O!filiJO(ff)!!iJ[J@~@@P!!@]!lO@]~O@!!iJ@@ P!!@!J@~O@@]@
Introducci6n 95
Motovariador de velocidad 96
Motor trifasico de colector 99
Motor trifasico con rotor bobinado 101
Motor monofasico universal 104
OTROS PROCEDIMIENTOS DE VARIACION DE VELOCIDAD
INTRODUCCION
Ampliando la gama de medios electricos de variacion de velocidad, este capitulo estudia cuatro medios muydiferentes, con los que puede lograrse variacion de velocidad.
Estos cuatro tipos diferentes de procorcionar variacion de velocidad son:
1) Motovariador
Maquina electrica compleja, que permite la variacion de velocidad.
2) Motor trifasico de colector
Motor que dificilmente podra encontrarse en aplicacion, pero que ha side un medio util e ingenioso de variacionde velocidad.
3) Motor trifasico de rotor bobinado
Aunque sea en detrimento de sus valores de par y rendimiento, puede conseguirse una moderada requlacionde la velocidad.
4) Motor monofaslco universal
Motor de multiples aplicaciones, que permite, edemas de ser alimentado por corriente alterna 0 continua, lavaria cion de velocidad.
7
95
7Otros procedimientos de variaci6n de velocidad96
MOTOVARIADOR DE VELOCIDAD
E:}fT0MOTOVARIADOR
EI motovariador es una rnaquina etectrica mediante la cual se puede obtener una velocidad variable, en el ejeal que se aplica la carga.
EI motovariador cuyo esquema se representa en la parte superior de esta pagina se basa en la utilizaci6n de unacoplamiento de corrientes parasites. que permite la transmision de par, gracias a la accion de un campomaqnetico, evitando de esta forma fricciones y partes sujetas a desgaste.
EI motovariador esta formado por dos partes bien diferenciadas, a saber:
a) Motor tritssico de c.s.. formado por:
CD Rotor, cuyo eje mueve el rotor del variador @, tipo jaula de ardilla.CD Bobinado estatorico.® Caja de bornas.
EI motor III siempre gira a su velocidad nominal.
b) Variador constituido por:
o Bobinado del variador.@ Rotor unido al eje del motor III.® Eje del variador al que se Ie acopla la carga exterior @.® Colector (anillos) con sus escobillas.CD Ventilacion. aletas.® Carcasa del motovariador.® Freno, en este caso. de disco.@) Generador de serial, variable en funcion de la velocidad.@ Carga exterior acoplada al eje de variador.
Es el eje 0 el que tiene velocidad variable en funcion a la requlacion externa que se haga sobre 0.
Este tipo de variador de velocidad se utiliza para pequenas y medianas cargas « 10 KW).
La velocidad maxima correspondera a la nominal del motor III.
La tension del variador debera enviarse, cuando el motor III este en marcha, para de esta forma, evitartransitorios y regulaciones incorrectas.
Ventajas y caracteristicas de este sistema de variaci6n de velocidad
Rapido ajuste del eje 0 a la velocidad programada cuando se producen variaciones en la carga.Precision en la velocidad. Desviaciones inferiores al 1 %.Muy buen par de arranque.Posibilidad de variacion de velocidad en el eje 0, entre cero y la velocidad maxima que corresponda a lapolaridad del motor asincrono.
Par constante en el eje 0, igual al nominal, a cualquier velocidad.
7Otros procedimientos de variaci6n de velocidad98
Estudio del esquema y maniobra de la pagina anterior.
a) EI esquema de potencia ests formada por:
L1-L2-L3: Acometida a la red.Ql : Seccionador tritasico con fusibles de proteccion.KMl : Contactor por el que se alimenta el motor M.Fl : Proteccion terrnica.F2 : Fusibles de proteccion del variador electronico.KM2 : Contactor por el que se alimenta al variador electronico.Tr : Transformador para reducir de 380 V a 220 V.Vv : Variador electronico de velocidad.Pot : Potenciornetro de requlaeion.
b) Elementos del motovariador
M : Motor asincrono trifasico.Fr : Freno de disco u otro sistema.V : Variador del conjunto motovariador.A : Freno de estacionamiento.G : Generador tacornetrico.Mv : Conjunto motovariador.
c) Funcionamiento de la maniobra
EI esquema de maniobra es accionado por un pulsador de marcha S 1.
AI pulsar en Sl entra el contactor KM1 ya continuacion el contactor KM2.
Con KM 1 entra el motor trifasico de corriente alterna.
Con KM2 lIega tension al variador a traves de transformador.
EI paro se hace desde el pulsador S2.
En funcion a la seleccion que se haga desde el potenciornetro Pot., el eje de la maquina tendra mas 0 menosvelocidad, que en cualquier caso sera independiente a la que lIeva el motor de c.a.
EI equipo de requlacion en su conjunto es complejo y necesita un mantenimiento y asistencia frecuente.
No es normal encontrar este tipo de variador, ya que los hay mucho mas sencillos. Se trae aqui como un ejemplomas de las diferentes posibilidades de variacion de velocidad.
Otros procedimientos de variaci6n de velocidad
c
Motor tritasico derivacion
MOTOR TRIFASICO DE COLECTOR
1) Constituci6n de este tipo de motor
Este tipo de motor esta constituido por:
A. Bobinado trifasico rotorico. unido a anillos rozantes.B. Bobinado de corriente continua (c.c.)C. Colector de delgas.D. Bobinado estatorico.
2) Finalidad de este motor
Obtener variacion de velocidad con un motor trifasico de corriente alterna (c.a.)
3) Tipos de motores
a) Motor trifasico derivacion.
b) Motor trifasico serie.
4) Motor tritasico derivaci6n
EI rotor esta provisto de un bobinado trifasico, que tiene sus extremos conectados a anillos rozantes. Otrobobinado independiente de c.c. conectado a un colector de delgas. Sobre el colector van dispuestos dos tipos deescobillas. siendo cada juego de 3 escobillas por cada par de polos. EI desplazamiento de las escobillas se haceen sentido opuesto. Las escobillas estan unidas al bobinado estatorico.
Cuando las dos escobillas correspondientes a un mismo bobinado estan sobre la misma delga. el motorfunciona como si de un motor trifasico asincrono se tratara.
EI desplazamiento de las escobillas da lugar a la variacion de velocidad.
EI accionamiento de las escobillas puede ser manual 0 autornatico (motorizado). Se puede conseguir un mayorcampo de variacion, intercalando entre la union de escobillas del colector. el bobinado estatorico,
7
99
7Otros procedimientos de variaci6n de velocidad100
Variaci6n de velocidad
La particularidad de este motor es la de poder variar su velocidad. EI campo de variacion puede oscilar entre 50y 150 % de la velocidad sincrona que corresponderia a la polaridad del motor trifasico. Es posible una mayorvariacion de velocidad, pero en este caso repercute de forma sensible en la potencia del motor.
En la minima velocidad del motor, el par de arranque puede ser de 2 a 3 veces el valor nominal, con unaintensidad de arranque de 2,5 veces In. Este tipo de motores se construyen en potencias de hasta 300 KW.
5) Motor trifasico serie
EI bobinado trifasico del estator se cierra en estrella a traves de 105 bobinados primarios de un transformador,cuyo secundario alimenta al bobinado rotorico de c.c. a traves del juego de escobillas.
En este motor, al disminuir la carga, aumenta el ruirnero de revoluciones. Este motor no se embala como Iesucede al motor serie de c.c.
La velocidad del motor puede variar entre 50 y 120 % de la velocidad sincrona.
EI par de arranque es suave.
6) Particularidades del motor trifasico del colector
Este tipo de motor se trae aqui como un ejemplo mas de las posibilidades de variacion de velocidad.
Como el lector deducira facilmente, el motor resulta complicado y de muy poco uso practice. que rara vez seencuentra instalado.
Ha sido el variador de frecuencia el dispositivo electronico que ha permitido la aplicacion directa de 105 motorestrifasicos con rotor en cortocircuito, obteniendo de ellos velocidad variable.
Motor trifasico serie
L1 L2 L3
111111 I--
r::- -=.=----- -=--:1
i == 1- -I1- _, ~~_""II-c~_--------~L- ~
TRANSFORMADOR
Otros procedimientos de variaci6n de velocidad 7
102
MOTOR TRIFASICO CON ROTOR BOBINADOINVERSION DE GIRO
III
1 ) Esquema de potencia
Q1 - Seccionador con fusibles de protecci6n.KM1 - Contactor para giro izquierda.KM2 - Contactor para giro derecha.F1 - Reh§ terrnico de protecci6n.M - Motor trifasico de rotor bobinado.Rr - Resistencias trifasicas rot6ricas.FCr - Fin de curso que se acciona cuando las resistencias tienen su mayor
valor 6hmico.
2) Esquema de maniobra
EI mismo principio del esquema de la paqina anterior, pero con inversi6nde giro.
51 - Pulsador de paro,S2 - Pulsador marcha a izquierda.S3 - Pulsador marcha a derecha.
L1~FZ
IlZ
Fl
u v w
FCr
N----~------~------~-----KHI LFI
Rr
KHZ
K H
Cursor
r-~-'--I-k....Fe r
Otros procedimientos de variaci6n de velocidad 7
103
MOTOR DE ROTOR BOBINADO DE ANILLOS ROZANTES
A continuaci6n se sefialan las caracteristicas principales de un motor trifasico de rotor bobinado, en susbobinados estat6rico y rot6rico.
EIcambio de prestaciones del motor se logra variando la resistencia rot6rica en su valor 6hmico, para una cargaexterior constante.
Potencia Intens. Helac, Caracter. en carga Const. rotorabsorb, de par Pesodel
In a M max Velocidad Ur Ir MD' motor'7KW CV 380 V riilr1 % cos 9' V A m' Kq kgA r.p.m.
1) Para motor de n = 1000 r.p.rn,
5,5 7,5 12,8 3 84,5 0,77 940 130 27 0,61 957,5 10 17,3 3,3 86 0,76 945 172 27 0,77 115
11 15 26,5 3,4 87,5 0,72 960 240 29 1,58 210
15 20 33,8 3,5 87 0,76 970 252 37 2,53 270
18,5 25 39,6 3,1 89,5 0,79 965 278 41,5 2,65 30522 30 49,6 3,1 91 0,74 975 315 44 3,28 330
30 40 57,7 3,3 91 0,85 970 146 125 6,33 41534 46 67,3 3,4 91 0,84 970 168 128 7,2 445
37 50 75 3,3 92 0,81 980 151 147 11 68545 60 97 3,5 92 0,75 980 180 151 12,4 710
55 75 105 3,2 93,5 0,85 980 331 103 21,9 90575 100 140,5 3,2 93,5 0,85 980 390 119 24,5 955
2) Para motor de n = 1500 r.p.rn,
7,5 10 15,5 3,3 86 0,84 1420 176 27,5 0,45 958,9 12 18,7 3,2 86 0,83 1435 206 27,5 0,49 110
11 15 23 3,4 87 0,82 1450 283 25 0,61 125
15 20 30 3,5 90 0,83 1455 262 36 1,23 200
18,5 25 37,5 4 90 0,83 1455 280 40,5 1,74 26022 30 44,5 4 90,5 0,83 1460 321 42,5 2 275
30 40 57 3,3 91 0,86 1460 348 52,5 2 305
37 50 72 4 91 0,85 1475 236 96 3,90 35045 60 89 3,4 89,5 0,84 1455 190 143 4,52 385
55 75 110 4 91,5 0,83 1480 204 164 8,8 69075 100 144,5 4 93 0,83 1480 268 166 10,95 750
90 125 173 4 92,5 0,87 1480 308 183 13,3 910110 150 208 4 92,5 0,87 1480 370 180 14,7 960
Otros procedimientos de variaci6n de velocidad 7
104
L1 N MOTOR MONOFASICOUNIVERSAL
Esquema de potencia para la puesta en marchaF1 ~ de un motor universal por medio de un interruptor
rotative de accionamiento manual.Q1
~~~Til EI esquema dispone de un reostato para regularla velocidad del motor, que tiene esta posibilidad.
R~! .: Este motor puede funcionar indistintamente con
1'1 corriente alterna 0 corriente continua.L_J_ •..J
0 1 Bajo el esquema de potencia se representan losdos circuitos en los que hay una inversion decorriente en el inducido del circuito 2, respectoal circuito 1. De esta forma se consigue la inver-
R sion de giro del motor.
Este tipo de motor se utiliza para pequefias po-tencias, generalmente alimentado con corrientealterna.
U V
~M
1~
~ ~(1) (2 )
L1
I'1;7
R1
- C3- ,r
•... R2 Esquema para la requlecion de velocidad de unN (1 (2 ~ motor monotssico universal por medio de un va-•..
Pot riador regulado por potenciometro accionado ma-nualmente.
-~7 G?
N
Introducci6n 107
fIMJ@fJ@!l~f$fJ!lff[jilf$ff~@f$ @~ ~a@]a
~@!lD @@f$ @ [JjJJJilf$rYI~§@~ff@@]@@f$
Motores trifasicos de 2 velocidades con bobinadosseparados 109
Motores tritssicos de 2 velocidades con bobina-do A.-,u 114
Motor trifasico de 2 0 mas velocidades en conexi6nDahlander 120
MOTORES TRIFASICOS DE C. A. CON DOS 0 MAS VELOCIDADES
INTRODUCCION
Hasta la lIegada de 105 variadores de frecuencia (onduladores), la variaci6n de velocidad en motores trifasicosde c.a. se conseguia sola mente por variaci6n de la polaridad en su bobinado, con un solo bobinado (conmutaci6nde polos) 0 con dos bobinados, correspondiendo a cada uno de ellos una polaridad diferente.
Los motores mas empleados y que se estudian en este capitulo son entre otros 105 siguientes:
- Motores de dos velocidades con bobinados separados.- Motores de dos velocidades con bobinado unico en conexi6n A-AX- Motores de dos velocidades con bobinado unico en conexi6n Dahlander.- Motores de tres velocidades con dos bobinados separados. uno en conexi6n Dahlander con dos velocidades
y otro con una velocidad.- Motores de cuatro velocidades con dos bobinados separados, ambos en conexi6n Dahlander.
En todos estes casas, las velocidades son fijas, sin posibilidad de variaci6n, 10 que limita en gran parte suutilizaci6n, especial mente cuando se precisa trabajar en una gama variable de velocidad por requerirlo larnaquina 0 el proceso.
La lIegada del variador de frecuencia ha posibilitado la utilizaci6n del motor trifasico con rotor en cortocircuito,en aplicaciones para las que antes estaban imposibilitados, por ser la variaci6n de velocidad campo casiexclusivo de 105 motores de c.c. 0 de 105 variadores mecanicos de velocidad.
Los motores de c.a. tienen la ventaja sobre 105 de c.c. de un casi nulo mantenimiento, al no tener escobillas yelementos de accionamiento de las mismas, ast como un menor costa en su compra.
A pesar de 105 avances tecnoloqicos en el campo de la variaci6n de velocidad, conviene conocer otros motores,este es el caso y que con el tiempo pueden caer en desuso, pero que todavia estan prestando servicio.
En motores de corriente alterna, hay que distinguir dos tipos, a saber:
a) Motores sincronos.b) Motores asincronos.
a) Velocidad sincrona (n.1
En los motores sincronos, su velocidad viene dada por la siguiente f6rmula:
f· 60n.=-p-
n, - en revoluciones por minutof - frecuencia en Herzios (Hz)
p - pares de polos del motor (1 p = N + S)
Tabla de velocidades a diferentes polaridades y frecuencias
Polos(2pl
f= 100 Hz(r.p.m.)
Pares de polos(pi
f= 50 Hz(r.p.rn.)
f=60 Hz(r.p.m.)
2468
1012
6.0003.0002.0001.5001.2001.000
123456
3.0001.5001.000
750600500
3.6001.8001.200
900720600
8107
8Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades108
b) Velocidad asincrona (n)
En motores asincronos, su velocidad viene dada por la siguiente f6rmula:
n = f 'p60 (1 - 5)
s=ns-nn,
n - velocidad asincrona en r.p.m.n, - velocidad sincrona en r.p.m.5 - deslizamientof - frecuencia Hzp - pares de polos del motor (1p = N + S)
c) Ejemplo de aplicacion
Sea un motor trifasico de corriente alterna, en cuya placa de caracteristicas se leen 105 siguientes valores:
Potencia: 10 KW (13,6 CV)Velocidad: 960 r.p.m.Intensidad: 22A a 380 VFrecuencia: 50 HzOtros datos
Calcular la polaridad, velocidad sincrona y deslizamiento del motor
1) Polaridad
En la tabla buscaremos el valor mas pr6ximo por arriba de n = 960 r.p.m. para f = 50 Hz.La velocidad sincrona n, sera de 1.000 r.p.m.Para n, = 1.000 r.p.rn., corresponde:
2p= 6 ; p= 3
2) Velocidadsincrona
f·60 50·60n, = -.-p- = --3- = 1.000 r.p.m.
3) Deslizamiento
1000-9601000
s=ns-nn, 0,04
U2 V2 W2
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades 8109
MOTORES TRIFASICOS DE DOS VElOCIDADES CON BOBINADOSSEPARADOS
11 L2 L3
Ll ----~---------------------FS
F4
F3F4
U2 VZ W2
F2
52 E
N-----+----------~------__KM1 KM2
U1 V1 W1
Representaci6n del motor trifasico de dos velocidades can bobinadosseparados.
Dado que las potencias desarrolladas par ambos bobinados no soniguales, el circuito de potencia lIeva protecci6n terrnica (F2-F4) y parfusibles (Fl-F3). independientes.
8Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades110
MOTOR TRIFASICO DE 2 VELOCIDADES, BOBINADOS SEPARADOS
EI motor dispone de dos bobinados separados. cuya polaridad estara acorde con las necesidades de la maquinaa accionar.
En este caso. la selecci6n de la velocidad se hace por pulsadores.
Esquema de potencia
Velocidad n» 1
F1 - Fusibles de protecci6n.KM1- Contactor de potencia.F2 - Protecci6n terrnica.M1 - Motor trifasico de dos velocidades.
En este caso, suponemos el motor con 2p = 4 (polos)
f·60 50·60n = -p- = --2- = 1.500 r.p.m.
Velocidad n: 2
F3 - Fusibles de protecci6n.KM2- Contactor de potencia.F4 - Protecci6n terrnica.M 1 - Motor tritasico de dos velocidades.
En este caso, suponemos que el motor (bobinado) tiene 2p = 10.
_50·6°_600n - --5- - r.p.m.
Esquema de maniobra
Velocidad n: 1
- Pulsar en 52 para marchar.- Entra KM1.- Bloqueo electrico y rnecanico para KM2.- Pulsar en 51 para parar.
Velocidad n» 2
- Pulsar en 53 para marchar.- Entra KM2.- Bloqueo electrico y rnecanico para KM 1.- Pulsar en 51 para parar.
Nota: EI fusible F5 y los contactos de los reles F2 y F4 se encuentran conectados en serie. Cualquier anomalfaque se de en uno de los tres elementos produce la parada del motor.
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades 8
111
MOTOR III DE 2 VELOCIDADES. BOBINADOS SEPARADOS
Ejemplo de caracteristicas de un motor trifasico de dos velocidades con bobinados separados y que ilustra 10indicado para este tipo de motores.
Potencia Caracteristicas a plena carga Momento Pesode inercia
KW CV Intensidad Velocidad kgm' kga 380V r.p.m. 1*
0.3/0.4 0.4/0.55 1.3/1.7 700/920 0,0032 190.45/0.6 0,61/0,81 1,6/1,9 700/920 0,0039 23
0.75/1 1/1.4 2,112,6 710/930 0,008 32
1/1.3 1.4/1,8 2,6/3 720/940 0,01 401.612.2 2,2/3 4,6/5,4 720/940 0,026 602,2/3 3/4 6.417,3 720/950 0,037 68
3,3/4,5 4,5/6,1 9/10,5 725/960 0,07 1054.5/6 6,1/8,1 11,5/13,5 725/960 0,10 135
6.6/9 9/12,5 17123 725/965 0,16 170
10.3/13.3 14/18 27/33 730/970 0,23 254
14/19 19126 35/45 730/970 0,50 30017123 23/31 42/54 730/970 0,60 340
22/30 30/40 52/65 735/975 0,80 450
27/37 37/50 64/81 735/975 1.4 63032/44 44/60 76/95 735/975 1,6 715
40/55 55/75 89/115 735/980 2,7 83048/65 65/88 103/135 735/980 3,2 980
Diferencias entre una y otra velocidad
La diferencia importante en este tipo de motor con dos velocidades, respecto a otros tipos de motor de dosvelocidades con bobinado unico. viene dada por disponer de dos bobinados separados. 10 que permite elegir lasvelocidadesque convengan a la utilizacion.
,
8Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades
Ll L2 L3
112
MOTOR TRIFASICO DE 2 VELOCIDADES, CONDOS BOBINADOS SEPARADOSINVERSION DE GIRO
F2
F4
KMl
U1 V1 W1
FSL1--~p--.-------
U2 V2 W2
Esquema de potencia
Esquemas de potencia y maniobra para el acciona-miento de un motor trifasico de dos velocidades,con bobinados separados e inversion de giro.
En la paqina siguiente se explican ambos circuitos.
Esquema de maniobra
N------~------~~------~------~--------KM2 K M3 KM4
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades
INVERSOR DE GIRO PARA MOTOR TRIFASICO DE DOS VElOCIDADES CON BOBINADOSSEPARADOS
Esquema de potencia
Velocidad n» 1
F1- Fusibles de protecci6n.KM 1, KM2 - Inversor de corriente por contactores.U1-V1-W1 - Bornas de conexi6n para el bobinado lento.M - Motor trifasico de dos velocidades con bobinados separados.F2 - Protecci6n terrnica.
Velocidad n: 2
F3 - Fusibles de protecci6n.KM3, KM4 - Inversor de corriente para el bobinado rapido,F4 - Protecci6n terrnica.M - Motor.
Esquema de maniobra
Velocidad n: 1
• Giro a la izquierda (51).- Pulsar en 51, entra el contactor KM 1.
Resto de los contactores enclavados por contactos auxiliares.- Para parar, pulsar en 55.
• Giro a derecha (52).- Pulsar en 52, entra el contactor KM2.
Resto de los contactores enclavados por contactos auxiliares.- Para parar, pulsar en 55.
Velocidad n: 2
• Giro a la izquierda (53).- Pulsar en 53, entra el contactor KM3.
Resto de los contactores enclavados por contactos auxiliares.- Para parar. pulsar en 55.
• Giro a derecha (54).- Pulsar en 54, entra el contactor KM4.
Resto de los contactores enclavados por contactos auxiliares.- Para parar, pulsar en 55.
Nota: La selecci6n de velocidad se hace por pulsadores.Para cambiar de sentido de giro, antes hay que parar el motor si estaba en marcha.
8113
Motores tritasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades 8114
11 L2 L3
Q1
MOTOR TRIFASICO DE 2 VELOCIDADES, BOBINADO .l..,u
Esquema de potencia
m
Ul Vl Wl L1--p-------------
N--~~------~--------~~--
F2
KMl
F1
U2 V2 WZ
U1 VI W1
Esquema de maniobra
F3
F1
F2
KM1 KM2 KM3
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES. BOBINADO A-U
Explicaci6n del esquema representado en la paqina anterior.
1) Principio de funcionamiento
Este motor se basa en un bobinado unico que mediante sus conexi ones estrella A, doble estrella U, seconsiguen dos polaridades y, por tanto, dos velocidades.
A la conexi6n estrella A cor responde la velocidad lenta (VL).
A la conexi6n doble estrella AI.. corresponde la velocidad rapida (VR).
2) Esquema de potencia
EI esquema de potencia es igual al de un motor de dos velocidades en conexi6n Dahlander y esta forma do por:
Q1 - Seccionador trifasico con fusibles incorporados.KM1 - Contactor de potencia.KM2 - Contactor de potencia.KM3 - Contactor de potencia.
F1 - Rele terrnico de protecci6n de la velocidad VL.
F2 - Hele terrnico de protecci6n de la velocidad VR.
M - Motor
3) Funcionamiento. Esquema de maniobra
La selecci6n de velocidad se hace a traves de pulsadores.
3.1) Velocidad rapida (VL)
Pulsar en Sl. Entra KM1.Para parar, pulsar en S3.
3.2) Velocidad lenta (VR)
Pulsar en S2. Entra KM2 y KM3.Para parar, pulsar en S3.
3.3) Observaciones
Para pasar de una a otra velocidad, previa mente se habra realizado el paro. si el motor estaba en servicio,pulsando en S3, que es elemento cornun para ambas velocidades.
Los contactos accionados por F1 y F2 estan conectados en serie. AI ser el bobinado com un. la anomalfa seconsidera cornun a ambas polaridades.
Los reles termicos de protecci6n F1 y F2 se corresponderan con las intensidades absorbidas por el motor en unay otra polaridad.
8115
8Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades116
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES, BOBINADO A-nINVERSION DE GIRO
mKMS
F1 F2
U2 V2 IN2 Ul V1 IN1
1) Esquema de potencia
Elementos que 10 constituyen:Q1 - Seccionador trifasico con fusibles.A - Izquierda KM1A - Derecha - KM1n -Izquierda - KM3 + KM5AA - Derecha - KM4 + KM5F1 - Reh~terrnico de la conexi6n A.F2 - Rele terrnico de la conexi6n AA.M - Motor trifasico de 2 velocidades, con
bobinado A-n.
U2 V2 IN22) Representaci6n esquematica del motor
Conexi6n A
Alimentaci6n por U1-v1-W1.
Conexi6n AA
Alimentaci6n por U2-V2-W2.Cortocircuitar U1-V1-W1.
U1 V1 IN1
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades 8117
L1~
Q2
F1
F2
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADESBOBINADO A-UINVERSION DE GIRO
'---+--oo-~~ N Esquema de potencia y del motor en la paqina anterior.
KM1N----~----------6---------~----------~----------~-------3) Esquema de maniobra
- Marcha A - Izquierda (Rapida)Pulsar en S2 ~ Entra KM 1.
'-----oo-~~ N
--v---
K M2 KM4 KMSKM3
- Marcha A - Derecha (Rapida)Pulsar en S3 - Entra KM2.
Marcha U - Izquierda (Lenta)Pulsar en S4 ~ Entran KM3 + KM5.
Marcha U - Derecha (Lenta)Pulsar en S5 ~ Entran KM4 + KM5.
Para cambiar de marcha a pararPulsar en S1.
- tamparas que senalan el disparo de los reles termicosF1 y F2.
8Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades118
MOTOR DE DOS VElOCIDADES, BOBINADO A-A/..INVERSION DE GIRO
Q 1
1) Esquema de potencia
Q1 - Seccionador trifasico con fusibles incorporados.KM1 + KM2 - Contactores que forman el inversor de
giro.KM3 + KM4 + KM5 - Contactores para la seleccion de
las dos velocidades.F1 + F2 - Reles terrnicos de proteccion de las dos velo-
cidades.M - Motor de dos velocidades con bobinado A-AI...
KMl
m
Ul Vl WlU2 V2 W2Esta aplicacion es otra version del arranque de motorde 2 velocidades estudiado en el ejercicio anterior.
MOTOR DE 2 VELOCIDADES CON BOBINADO A-n.0-,.__0-__ -<>-- Ul
U2VlL..- V2
~_ •..•;>-t_I-<)-- WlL..- W2
U1-Vl-W1 - Conexion AU2-V2-W2 - Conexion AI..
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades
F3L1 -ES3-- ---------
F1
F2
KH2 KM1
--\l--
8119
MOTOR DE DOS VELOCIDADES. BOBINADO A-UINVERSION DE GIRO
KM1 KM2N---~----~~----~-----~---~----
KH4
Primero se eleqira el sentido de giro y despues la velocidad.Los contactores KM1 y KM2 corresponden al inversor de giro.Los contactores KM3. KM4 y KM5 corresponden alas velocidades.Pulsador 51 - Giro a la derecha (KM1).Pulsador 52 - Giro a la izquierda (KM2).Pulsador 53 - Velocidad n.· 1 (KM3).Pulsador 54 - Velocidad n.· 2 (KM4 y KM5).Pulsador 55 - Paro general.Pulsador 56 - Paro velocidades.
Elegido un sentido de giro. podra cambiarse de velocidad, pulsando previa mente en 56 y seleccionando acontinuaci6n la velocidad.
'~--------r--------'/Inversor de giro
2) Funcionamiento. Esquema de maniobra
KM3 KMS'~ -. -J/
5elecci6n de velocidad
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades 8120
MOTOR III DE 2 VELOCIDADES, CONEXION DAHLANDERCaracteristicas principales.
Potencia Caracteristicas a plena carga
KW CV Intensidada 380 V
Momentode inercia Peso
Velocidadr.p.m. kgkgm'
1*
0,18/0,880,29/1,2
0,4411,70,6012,4
0,80/3,2
1,114,51,55/6
2,218,83/12
3,7/154,5/18
6124
7,41308,8/35
11144
15/6017175
23/9227/110
0,25/1,20,4/1,6
0,6/2,40,80/3,2
1,1/4,4
1,5/62,1/8,2
3/124/16
5/206,2/25
8/32
10/4012/48
15/60
20/8023/100
31/12537/150
Diferencias entre una y otra velocidad
Las diferencias principales provienen de la intensidad absorbida y de la potencia dada por el eje en una y otraconexi6n, 10que debe ser tenido muy en cuenta por el utilizador.
Sea, por ejemplo, un motor que proporciona una potencia util de 2,2/8,8 kw alas velocidades de 720/1.430r.p.m., calcular el par transmitido en uno y otro caso.
1,1/2,41,8/3,2
2/42,7/5,5
4,5/8
5,5/10,57,7/14,5
11/2113/26
12/3113,5/39
18/48
22/5926/71
30/84
38/10843/135
58/17170/205
a) 2,2 kw a 720 r.p.m.
M = 9.550' P = 9.550 X 2,2 = 29 18 Nn 720 ,m
700/1.400700/1.400
705/1.410705/1.410
710/1.415
710/1.420710/1.420
720/1.430720/1.440
720/1.440720/1.440
725/1.445
725/1.450725/1.460
730/1.460
735/1.465735/1.465
74011.470740/1.470
0,00320,0040
0,00550,0065
0,011
0,0210,028
0,050,07
0,100,12
0,21
0,320,40
0,63
1,201,45
2,32,8
1923
3336
42
6072
115135
185209
270
320350
454
600650
9001.020
b) 8,8 kw a 1.430 r.p.m.
M = 9.550' P = 9.550 X 8,8 = 58,76 Nmn 1.430
Las diferencias apuntadas obligan a que el circuito de potencia, sean tarnbien diferentes para el circuito deconexi6n. Asi pues, ambos circuitos tendran fusibles, contactor, rele de protecci6n y secci6n de conductoresdiferentes.
Motores tritasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades
BOBINADO PARA MOTOR TRIFASICO DE 2 VELOCIDADES EN CONEXION DAHLANDER
Conexi6n I'!.. Alimentaci6n por U1 - V1 - W1. Polaridad: 2p = 4 (1.500 r.p.rn.)
r---------,I r----- Ir---~~~_T--~.---~._~~--.
I I I I-.JL _,_J
I I
----t _ ....1 L __I
6 6U1 W2 V1 U2 W1 V2
Conexi6n A. Alimentaci6n por U2 - V2 - W2. Polaridad: 2p = 2 (3.000 r.p.rn.)
,--------,I ,-----, Ir---~~_r_T--_, ~--~~~~--~
I----~
I6
~1 W2 U26W1I
U2U1•AI formarse la conexi6n A. varias ranuras del circuito anulan sus campos. cosa que no sucede en la conexi6nL'.. Por esta razon, hay diferencias de potencia entre ambas velocidades al ser diferentes los campos rnaqneticosque se generan.
Velocidad lenta. Alimentaci6n por U1 - V1 - W1.Bornes U2 - V2 - W2. libres.
Velocidad repide. Alimentaci6n por U2 - V2 - W2.Bornes U 1 - V1 - W1. cortocircuitados.
EI bobinado estudiado corresponde a: bobinado concentrico. realizado «por polos conrnutables- para motor dedos velocidades en conexi6n DAHLADER.
8121
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades
Q1
8122
2) Esquemade potencia
mKH3
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES, CONBOBINADO EN CONEXION DAHLANDER
W2
W1
Ul V1 Wl
3) Esquemade maniobra
F3----~---------------------L1
Sl E-KH2
KHlN·--~----""---""'--KH2 KH3
KH2
Fl
U2 V2 W2
U2 V2
U1 V1
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES, CON BOBINADO EN CONEXION DAHLANDER
1) Formaci6n de las dos velocidades
Contactores Alimentaci6n Conexi6n Velocidad
KM1KM2-KM3
U1-V1 -W1 /',.U2 -V2 -W2 A.
Lenta (VL)Hapida (VR)
2) Esquema de potencia
Q1 - Seccionador trifasico con fusibles incorporados.KM1 - Contactor para la velocidad lenta (VL).KM2 - KM3 - Contactores para la velocidad rapida (VR).F1 - Rele terrnico de la velocidad lenta (VL).F2 - Rele terrnico de la velocidad rapida (VR).M - Motor trifasico de dos velocidades en conexi6n Dahlander.
3) Esquema de maniobra
3.1) Velocidad lenta (VL)
Marcha. Pulsar en S1.Entra contactor KM 1.Alimentaci6n por U1 - V1 - W1.
Paro. Pulsar en S3.
3.2) Velocidad rspids (VR)
Marcha. Pulsar en S2.Entran contactores KM2-KM3.Alimentaci6n por U2 - V2 - W2.
Paro. Pulsar en S3.
4) Observaciones sobre el circuito
- Circuitos diferenciados para ambas conexi ones (velocidades), ya que las potencias son diferentes.Los reles terrnicos F1 y F2 estaran reglados para las intensidades que correspondan alas potencias dadaspor ambas conexiones.
- Enclavamiento rnecanico y electrico entre contactores y maniobra.
- Pulsadores dobles de desconexi6n-conexi6n con los que se puede pasar de una a otra velocidad sin necesidadde accionar el pulsador de paro S3. EI pulsador de pare S3 se utilizara cuando se hace fin de maniobra.
- Bajo el esquema de potencia queda representado el esquema del bobinado del motor y sus dos alimentadores.
8123
8Motores tritasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades124
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES,CON BOBINADO EN CONEXION DAHLANDERINVERSION DE GIRO
Q1
mKMSKM1
FlF2
Ul VI WIU2 V2 W2
Alirnentacion por:
U1 -V1 -W1-PV
U2 - V2 - W2 - GV
W1VIU11) Esquema de potencia
Cada velocidad tiene asignada su inversion de giro.
Velocidad lenta (PV)
KM1 - Giro a derecha.KM2 - Giro a izquierda.U1 - V1 - W1 - Alirnentacion a motor.
Velocidad rapida (GV)
KM3 + KM5 - Giro a derecha.KM4 + KM5 - Giro a izquierda.U2 - V2 - W2 - Alirnentacion a motor.U1 - V1 - W1 - Cortocircuitar.W2U2 V2
8Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades125
F3L1 E3
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES,CON BOBINADO EN CONEXION DAHLANDERINVERSION DE GIRO
KH1
KH2
KH2 KH4
KH1N----~----------~--------__~ _4 ~ _
KH4 KHSPV (Dcha.)
KH2 KH3GV (Izda.) GV [Dcha-lzda.)PV (Izda.) GV(Dcha.)
2) Esquema de maniobra
Toda la maniobra se realiza por pulsadores dobles de desconexi6n-conexi6n.
S1 - Pare general.52 - Giro a dcha. PV.53 - Giro a izda. PV.54 - Giro a dcha. GV.55 - Giro a izda. GV.
F1 - Hele terrnico de PV.F2 - Hele terrnico de GV.
Para cambiar el sentido de gire de una misma velocidad, no es necesario hacer el pare previo porrnedio de 51;basta con pulsar la marcha contra ria.
Para cambiar de velocidad, es necesario hacer el pare a traves de 51.
Motores tnfasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades 8126
MOTOR TRIFASICO DE TRES VELOCIDADES CON DOSBOBINADOS SEPARADOS. UNO EN CONEXIONDAHLANDERUN SENTI DO DE GIRO
m
liI
LO-II~ .•.•.. ~ _._._._.:J
LB V3 W3
KM3
1) Esquema de potencia
Ul Vl
U2 V2 'vi 7
U3 V3
lJ1 V1 'W1
Wl U2 'vi 2 Esquema del motor
Dos bobinados separados.
Un bobinado en conexi6n Dahlander paralas velocidades PV y GV y otro bobinado in-dependiente en conexi6n trianqulo para unavelocidad MV.
La placa de bornas de conexi6n tendra nuevebornas.
V2
W3
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades 8127
MOTOR TRIFASICO DE TRES VELOCIDADES CON DOS BOBINADOS SEPARADOS.UNO EN CONEXION DAHLANDER.UN SENTI DO DE GIRO
FOu--~-------------------------------------------------------------
N------------~------__~------~ ~----~--~--~ __~ __
52 f
KMl
KM1 KM4 \ RT PV MVKM2 KM3SENALIZACIONES
1 ) Esquema de potencia
Velocidades
U1-V1-W1U2-V2-W2U3-V3-W3
Contactores Alimentaci6n
Pequeiia velocidad (PV)Media velocidad (MV)Gran velocidad (GV)
KM1KM4KM2+KM3
2) Esquema de maniobra
Todas las selecciones de velocidad se hacen por pulsadores triples de desconexi6n (2) y conexi6n (1).
EI esquema dispone de doble enclavamiento, por pulsadores y por contactos auxiliares de 105 respectivoscontactores.
Para pasar de una velocidad en servicio a otra, basta con pulsar el bot6n de la marcha seleccionada, con 10 quecae la marcha en servicio y entra la seleccionada.
S1 - Para general.S2 - Marcha para PV.S3 - Marcha para MV.S4 - Marcha para GV.
F1 - Reh~ terrnico para marcha PV.F2 - Reh~ terrnico para marcha GV.F3 - Rele terrnico para marcha MV.
GV I
8Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades128
MOTOR TRIFASICO DE TRES VElOCIDADES CONDOS BOBINADOS SEPARADOS. UNO EN CONEXIONDAHLANDER.INVERSION DE GIROQ 1
KMl
mKM6 KM3 KM5
F3 Fl
U3 V3 W3 U2 V2 W2Ul Vl Wl
M
3 f\)
1) Esquemade potencia
>1.9
'"L"" >
L4
MOTOR TRIFASICO DE L
""TRES VELOCIDADES. >Q.
CON DOS BOBINADOS ,....,
SEPARADOS. UNO EN L
"" c::ICONEXION DAHLANDER. "'c::I
INVERSION DE GIRON
NL
""c::I.c:u0
>-0:
J Velocidad rapids (VR)
-DVl
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades 8129
Velocidad lenta (VL)
4
~ Velocidad media (VM)
N
L Giro a izquierda""
t>I
i: Giro a derecha:.::
L.lJ,....,Vl
WNVl
e>u.
z
3) Esquema de maniobra
8Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades130
MOTOR TRIFASICO DE TRES VElOCIDADES CON DOS BOBINADOS SEPARADOS.UNO EN CONEXION DAHLANDERINVERSION DE GIRO
1) Elementos del esquema de potencia
Ql - Seccionador tritasico con fusibles incorporados.KMl - KM2 - Contactores para la selecci6n del sentido de giro.KM3 - KM4 - KM5 - KM6 - Contactores para la selecci6n de las velocidades.Fl - F2 - F3 - Heles terrnicos de protecci6n.M - Motor trifasico de tres velocidades.
2) Formaci6n de las tres velocidades
Velocidad lenta (VL)
Bobinado en conexi6n Dahlander: Conexi6n !!..Contactor KM3.Alimentaci6n: Ul - Vl - Wl.Ejemplo: 2p = 8 - 750 r.p.m.
Velocidad media (VM)
Bobinado tritasico independiente.Contactor KM4.Alimentaci6n: U2 - V2 - W2.Ejemplo: 2p = &- 1000 r.p.m.
Velocidad repide (VR)
Bobinado en conexi6n Dahlander: Conexi6n A..Contactor KM5 - KM6.Alimentaci6n: U3 - V3 - W3.Ejemplo: 2p = 4 - 1.500 r.p.m.
3) Esquema de maniobra
Toda la selecci6n se hace por pulsadores. Primero se elige el sentido de giro y despues la velocidad.
a) Sentido de giro.
Giro a derecha.Pulsar en S2. Entra el contactor KM1.
Giro a izquierda.Pulsar en S3. Entra el contactor KM2.
b) Seleccion de velocidad.
Velocidad lema (VL).Pulsar en S4. Entra el contactor KM3.
Velocidad media (VM).Pulsar en S5. Entra el contactor KM4.
Velocidad rapida (VR).Pulsar en S6. Entran 105 contactores KM5 y KM6.
EI esquema dispone de tamparas de seiializaci6n que indican el sentido de giro y la velocidad seleccionada.
EI paro se hace pulsado en S1.
EI paro tarnbien se realizara por disparo de cualquiera de 105 tres retes terrnicos Fl. F2 Y F3.
8Motores tritasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades131
!....f'-.0
::£"" ,...,r--
u.. ,...,~,...,>
I IT'
=>...• -::£"" ...• .---
u.. ~~
~ ~I
...•=>
'" '---l:""
I
I
,...,z;
"" ~-u.. s ....•
-". -;;: 2
-." ~5 ~
~ '--- --'"::£"" N'---
u, N
~
! N>
I N=>'---
E
E
MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VElOCIDADES, ENCONEXION DAHLANDER.DOS BOBINADOS SEPARADOS.
8Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades132
MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VELOCIDADES CON DOS BOBINADOS SEPARADOSEN CONEXION DAHLANDER
1) Bobinados del motor
1 .1 . Bobinado A
2p = 4 - velocidad rapida (VR). 1.500 r.p.m.2p = 8 - velocidad media baja (VMB). 750 r.p.m.
1 .2. Bobinado B
2p = 6 - velocidad media alta (VMA). 1.000 r.p.m.2p = 12 - velocidad lenta (VL). 500 r.p.m.
2) Contactores que intervienen en las diferentes velocidades
VR - contactores: KM5 - KM6.VMA - contactores: KM2 - KM3.VMB - contactor: KM4.VL - contactor: KM 1.
3) Otros elementos de la instalaci6n
Este circuito corresponde al esquema de potencia representado en la paqina anterior. Cada velocidad tiene suscaracteristicas particulares de potencia y velocidad, 10 que obliga a proteger cada maniobra de forma individua-lizada.
L1, L2, L3 - Acometida general.01 - Seccionador con fusibles incorporados.F1 - Reh~terrnico para la velocidad: VL.F2 - Rele terrnico para la velocidad: VMA.F3 - Rele terrnico para la velocidad: VMB.F4 - Rele termico para la velocidad: VR.U1 - V1 - W1 - Bornas de conexi6n para la velocidad: VL.U2 - V2 - W2 - Bornas de conexi6n para la velocidad: VMA.U3 - V3 - W3 - Bornas de conexi6n para la velocidad: VMB.U4 - V4 - W4 - Bornas de conexi6n para la velocidad: VR.M - Motor trifasico de cuatro velocidades.
4) Observaciones
Este motor y su esquema de potencia y maniobra son mas didacticos que de aplicacion industrial, debidoprincipal mente a la facilidad de obtener velocidades variables en motores trifasicos de c.a., tal como se estudiaen esta obra, utilizando variadores de frecuencia.
L1 ,
FO
Fl
F2
F4
KMl 3:gm,..:::!,..•.Q).(I)
8'(I)
c.CD
~Q)
no::sc.o(I)
o3Q).(I)
C60-nc:Q)c.iR
NOJ OJ KMl \KM2 KM3, KM4 ~KM6/ VL VMA VMB VR0 0 I0- 0-:;' s: <~ ~~ 0-< <~Ol Ol ~.g.a. a. SOl Ol Ol ~~0 0 P- <P- Ol a.
» OJ ro $:3 <3 OJ,; l:~ ~~ "0 1~10l
is:Qi' Ol Ol
S 2 f.
KMl
S3 E-
--'V--- --s:}---
Motores tritasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades134
8
MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VElOCIDADES. CON DOS BOBINADOS SEPARADOSEN CONEXION DAHLANDER.INVERSION DE GIRO.
1) Esquemade pote
E'">-
-
-ncia -
EI -! -
'"L><:
I -r
~~----~---------oS-oL><:
f ~~~::
~------~ ~----~+---------o>~~----~---------oS
d
8Motores tritasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades135
MOTOR TRIFASICO DECUATRO VELOCIDADES.CON DOS BOBINADOSSEPARADOS ENCONEXIONDAHLANDER.INVERSION DE GIRO
Velocidad n\pida(VR)
u...e-.VI I
*I '" Velocidad media~""
baja (VMB)
..,.,~""
Velocidad mediaatta (VMA)
~~""
II
I:i>I
".., Velocidad lenta~""
(VL)
2) Esquema de maniobra
~~""
w'"VI
N ,...~ ~"" ""
~ w""
~VI
N~:..:
N
~ Giro izquierda
II
d>II
Giro derechau...NVI
Bobinado B
Bobinado A
C>u..z
Motores trifasicos de c. a. con dos 0 mas velocidades 8136
MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VElOCIDADES, CON DOS BOBINADOS SEPARADOS ENCONEXION DAHLANDER.INVERSION DE GIRO
1) Esquema de potencia
- Inversor de giro
KM1 - KM2, Contactores.Q1 - Seccionador trifasico con fusibles incorporados.
- Velocidad lenta
KM3 - Contactor.F1 - Reh~terrnico.U1-V1-W1, Alimentaci6n a motor. Conexi6n ~. Bobinado A.
- Velocidad media lenta
KM6 - Contactor.F2 - Rele termico,U2-V2-W2, Alimentaci6n a motor. Conexi6n ~. Bobinado B.
- Velocidad media alta
KM4 + KM5, Contactores.F3 - Rele termico.U3-V3-W3, Alimentaci6n a motor. Conexi6n fl.. Bobinado A.
- Velocidad nipida
KM7 - KM8, Contactores.F3 - Rele terrnico.U4-V4-W4, Alimentaci6n a motor. Conexi6n fl.. Bobinado B.
2) Esquema de maniobra
- Selecci6n de giro
S1 - Pulsador. Giro a derecha.S2 - Pulsador. Giro a izquierda.
- Velocidades
Velocidad lentaS4 - Pulsador
Velocidad media lentaS5 - Pulsador
Velocidad media altaS6 - Pulsador
Velocidad repidsS7 - Pulsador
- Senalizaci6n
Lamparas que senalan el disparo de los reles termicos.
- Funcionamiento
1.· Seleccionar sentido de giro.2.· Seleccionar velocidad.3.· Para cambiar de marcha y parar, pulsar en S1.
!EJJ~!l©O©O@f$ @~ @J[pJDo©&J©o@!lD[pJ@J!l@J!liJiJ@U@!l~f$
U!lofl@f$o©@f$ @~ @@f$ @ !liJiJ@f$ w~D@©o@@J@~f$
Ejercicios de aplicaci6n * 139
(*) Para facilitar 105 esquemas. 105 motores elegidos son dedos bobinados separados, cuando de dos velocidades setrata.
9Ejercicios de aplicacion para motores tnfaslcos de dos 0 mas velocidades140
Fl
F2
o
Ll----------------
KM2
--\J--
LRapN----~--~~--------~----~----~---
l Fl- F2
MOTOR TRIFASICO DE DOS VElOCIDADES CON BOBINADOS SEPARADOS
Los mismos que el esquema de la paqina anterior. con la diferencia de que los contactores KMl y KM2 tienenun contacto temporizado a la desconexion.
Para poner en marcha el motor. se posicionara el interruptor Q2 en la posicion que corresponda a la velocidadseleccionada.
Posicion 0 - Motor en reposo (parado).Posicion 1 - Motor en gran velocidad.Posicion 2 - Motor en pequeiia velocidad.
Este esquema se diferencia con el de la pagina anterior. en que una vez desconectada una marcha, no puedeconectarse la otra hasta que transcurra un tiernpo. 10 que se logra por medio de los contactos temporizados ala desconexion de KMl y KM2. Estos contactos son instantaneos a la conexlon (abrlendose), pero temporizadosa la desconexion. cuando se cierra.
1) Elementos del esquema
2) Funcionamiento
KMl KM2 L Len
Ejercicios de aplicacion para motores trifasicos de dos 0 mas velocidades
L1__ -F-3~
FC1 FC2
KM1N------~------------~------ _
KM2'
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES .CON BOBINADOS SEPARADOS
1) Elementos del esquema
F3 - Fusible de proteccion para el circuito de maniobra.Q1 - Interruptor monofasico.F1 - Contacto accionado por reh~terrnico del circuito de gran velocidad.F2 - Contacto accionado por rele terrnico del circuito de peque/ia velocidad.Sl - Pulsador de marcha.FC1 - Final de carrera doble a la conexion y desconexion,FC2 - Final de carrera simple a la desconexion.KM1 - Contactor del circuito de gran velocidad.KM2 - Contactor del circuito de peque/ia velocidad.
2) Funcionamiento
EI esquema desarrolla la siguiente maniobra:
AI pulsar en Sl, entra el motor en gran velocidad (KM1).
Cuando un dispositivo mecanico acciona FC1, se desconecta KM 1 yentra KM2 (peque/ia velocidad). FC1 volveraa su posicion de reposo al seguir avanzando el mecanismo.
Cuando se acciona FC2, se para la peque/ia velocidad JKM2).
Para iniciar un nuevo ciclo, volver a pulsar en S1.
9141
9Ejercicios de aplicacion para motores trifaslcos de dos 0 mas velocidades142
L1---F-3~
Q1
KA1~PkA2 n1 (i ciaF 1
F2
N----~ +- ~------~-----KA2 KM2
LenKA1 K M1
Rap
MOTOR TRIFASICO DE DOS VElOCIDADES CON BOBINADOS SEPARADOS
1) Elementos del esquema
F3 - Fusible de protecci6n para el circuito de maniobra.Q1 - Interruptor rnonofasico.F1 - Contacto accionado por rele terrnico del circuito de gran velocidad.F2 - Contacto accionado por rele terrnico del circuito de pequef\a velocidad.S1 - Pulsador de marcha.KA1 - Temporizador ala conexi6n.KA2 - Temporizador ala conexi6n.KM1 - Contactor del circuito de gran velocidad.KM2 - Contactor del circuito de pequefia velocidad.
2) Funcionamiento
AI pulsar S1, entra KA1 y KM1. Motor girando a gran velocidad.
Transcurrido un tiempo, KA 1 conecta a KA2 y este, tras desconectar a KA1 y KM 1, conecta a KM2, con 10 queel motor girara a pequeria velocidad.
Transcurrido otro tiempo, KA2 desconecta a KM2 y a sf mismo, con 10 que se da por concluido el ciclo,
Para iniciar un nuevo cicio, volver a pulsar en S1.
Ejercicios de aplicacicn para motores trifasicos de dos 0 mas velocidades
11~~ F3
Q1
F 1
F2
KA2
N------~--------~--------~~--------~-----KM1 KM2KA1 K A2
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES CON BOBINADOS SEPARADOS
1) Elementos del esquema
F3 - Fusible de protecci6n para el circuito de maniobra.Q1 - Interruptor rnonotasico.F1 - Contacto accionado por rele termico del circuito de pequefia velocidad.F2 - Contacto accionado por rele terrnico del circuitode gran velocidad.S1 - Pulsador de marcha.X - Contacto 0 serial de un elemento de la maniobra principal.RI - Rele de intensidad. EI contacto se cierra, cuando se supera una determinada I.KA1 - Rele auxiliar.KA2 - Temporizador ala conexi6n.KM1 - Contactor del circuito de pequefia velocidad.KM2 - Contactor del circuito de gran velocidad.
2) Funcionamiento
Este equipo esta destinado a gobernar un grupo moto-bomba que engrasa los palieres de un mezclador.
AI poner en marcha el equipo, bien sea pulsando en S1 0 por medio del contacto X correspondiente al motorprincipal de la maquina. entra en servicio el engrase, en pequefia velocidad (KA1 + KM 1) y por tanto, pequefiocaudal.
Si el consumo del motor principal aumenta, 10 que es detectado por el rele de intensidad RI, durante un tiempoal que se ha reglado KA2, oesconectara KM1 y conectara KM2, entrando a gran velocidad y por tanto, gran caudal.
EI equipo permanecera en gran velocidad mientras RI acuse trabajo en el motor del mezclador.
Esta maniobra se repetira cada vez que se detecte aumento de intensidad prolongada en el circuito del motorprincipal.
9143
Ejercicios de aplicacion para motores trifasicos de dos 0 mas velocidades 9144
AI pulsar en S1, entran en servicio KM1 y por tanto VR en eje del motor.
Aillegar el dispositivo rnecanico a la altura de FC1 y cambiar su posicion, desconecta KM1 y conecta KM2 (VL).
AI accionar el mismo dispositivo rnecanico FC2, desconecta KM2, haciendose el paro de la secuencia 0
maniobra de funcionamiento.
En cualquier fase de la maniobra puede hacerse el paro, pulsando en S1.
Ll ----~~-------------
S1
N-----4--------~------~----KMlRap
KM2
LenF1- F2
L
MOTOR TRIFASICO DE DOS VElOCIDADES CON BOBINADOS SEPARADOS
1) Elementos del circuito
KM1 - Velocidad rapida (VR).KM2 - Velocidad lenta (VL).F1 - Rele terrnico de KM1.F2 - Hele terrnico de KM2.S1 - Pulsador con enclavamiento (paro).S2 - Pulsador de marcha.FC1 - Final de carrera para VR.FC2 - Final de carrera para \lL.L - Larnpara que sefiala el disparo de F1 0 F2.
2) Maniobra
Ejercicios de aplicacion para motores trifasicos de dos 0 mas velocidades 9145
F3Ll------~--------------------
F==t==F=~ __F=~--~~==~VL VR~ Para5 6
KAlN------~------~~--~--------~----Pr KMl
VLKM2VR
1) Elementos del circuito
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES CON BOBINADOS SEPARADOS
KA1 - Reh~auxiliar.KM 1 - Contactor para velocidad lenta (VL).KM2 - Contactor para velocidad rapida (VR).Pr - Programador secuencial 0 intermitente accionado por el motor M.S1 - Pulsador de marcha.Fl - Hele terrnico del contactor KM1.F2 - Rele terrnico del contactor KM2.
2) Maniobra
AI pulsar S1 entra el rele KA1, alimentado a traves de su contacto auxiliar al programador (Pr)e intermitentementea KM1 6 KM2.
En estas circunstancias estara marchando el motor en VL y VR de forma alternativa, tal como se indica en larepresentaci6n del programa de marcha.
Transcurrido un tiempo de estar funcionando el motor de forma alternativa, el contacto 5-6 se abre un instante,el suficiente para tirar la maniobra, es decir, desconectar KA1.
146
9Ejercicios de aplicacion para motores tnfasicos de dos 0 mas velocidades
PV GV ••
L1----~-------------------------------------------
su
KM2KM4~
1(2)
FO .
--'1--- --'1--
N----__~---------4 ~----------~------__KM1GVD
KM2GVl
KM3PVD
KM4PVI
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES CON BOBINADOS SEPARADOSINVERSION DE GIRO PARA LAS DOS VELOCIDADES
Aplicaci6n
EI ejercicio aquf estudiado se aplica a la rnotorizacion del carro de un mecanismo. con desplazamiento aizquierda y derecha. para cada secuencia de puesta en marcha.
EI desplazamiento del carro se hace con velocidad rapida (GV) y el acercamiento al extrema en pequei'iavelocidad (PV).
En la paqina siguiente se estudia el circuito electrico.
Ejercicios de aplicacion para motores tnfasicos de dos 0 mas velocidades
MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES CON BOBINADOS SEPARADOSINVERSION DE GIRO PARA DOS VELOCIDADES
Explicaci6n del esquema de la pagina anterior
1) Elementos del esquema
KM1 - Contactor de GV con giro a derecha (GVD).KM2 - Contactor de GV con giro a izquierda (GVI).KM3 - Contactor de PV con giro a derecha (PVD).KM4 - Contactor de PV con giro a izquierda (PVI).
F1 - Reh~terrnico de GV (KM1 y KM2).F2 - Rele terrnico de PV (KM3 y KM4).
FC1 - Final de carrera, para PVI y dispone de circuito para GVD (KM 1).FC2 - Final de carrera, para GVD y da marcha a PVD (KM3).
FC3 - Final de carrera, para PVD y da marcha a GVI (KM2).FC4 - Final de carrera, para GVI y da marcha a PVI (KM4).
Sl - Pulsador de marcha para inicio de ciclo en GVD (KM1).
52 - Pulsador de paro con enclavamiento.
2) Maniobra
En posicion de reposo, el carro esta situado en el lado izquierdo y el final de carrera FC1, accionado.
Para poner en marcha, pulsar 51.
Entra el contactor KM1 (GVD), con 10 que el carro se dirige hacia la derecha a gran velocidad.
AI iniciar el carro su desplazamiento, deja de accionar a FC1, que vuelve a la posicion de repose, es decir (1)abierto, (2) cerrado.
Aillegar el carro a la altura de FC2, 10 acciona, para la velocidad GVD y conecta la velocidad PVD.
AI lIegar el carro al final de su recorrido, acciona FC3, que desconecta PVD y conecta GVI. es decir, inversiondel sentido de giro respecto a GVD.
AI lIegar el carro a la altura de FC4, 10 acciona, desconecta la velocidad GVI y conecta la velocidad PVI.
Aillegar el carro al final de su recorrido, acciona FC1, desconecta PVI y dispone el circuito para iniciar un nuevocicio.
La rnecanica de accionamiento de los Fe esta preparada para asegurar que tanto en su recorrido de ida 0 devuelta, se accionan 5010 los FCque interesan a la maniobra.
EI equipo dispone de un pulsador de paro (tipo seta) de emergencia con enclavamiento al ser accionado.
Otros elementos del esquema de maniobra son 105 contactos correspondientes a los dos reles termicos F1 y F2.
9147
Ejercicios de aplicacion para motores trifasicos de dos 0 mas velocidades 9148
EIgancho sube 0 baja, mientras se oprima el pulsador. AI dejar de pulsar, se para el gancho donde este en esemomento. .
N----~~------~------~-----~
GVKM3
PV
(Inversor) .GV . Gran velocidadPV • Pequeria velocidad
POLIPASTO PARA ElEVACION DE CAR GAS
1) Esquema de potencia
KMl - Contactor que selecciona GV en descenso, giro a derecha.KM2 - Contactor que selecciona GV en elevaci6n, giro a izquierda.KM3 - Contactor que selecciona PV en elevaci6n, giro a izquierda.
2) Esquema de maniobra
. La orden de subir 0 bajar el gancho (carga) se hace por mando por pulsadores.
51 - Pulsador para bajar.52 - Pulsador para subir.
FCl - Final de carrera. Limita la bajada del gancho.FC2 - Final de carrera. Limita la subida enGv.FC3 - Final de carrera. Para 0 limita el final de la subida en PV.
Ejercicios de aplicacion para motores tritasicos de dos 0 mas velocidades 9
REPRESENTACION DELCICLO DE MARCHA
149
"iF3
0.1
L........•..-OO-- ...•N
PU I
--"'1--
FC4 I52 E-"\-KM2-
1 I FuncionamientoFO
AI pulsar en 51, entra el motor en velocidad rapida (KM1 I·AI lIegar el rnovtl a la altura de FC1, 10 acciona, con 10 que separa la velocidad rapida y se conecta KM2, velocidad lenta.
Aillegar el movil a FC2 y cambiar su posicion, se para velocidadlenta (KM31 y entra el rele KA1, disponiendo el circuito paraque el rnovil pueda realizar el retroceso en el momenta que sepulse 52.
AI pulsar 52 entra el motor en velocidad rapida (KM31 coninversion de giro respecto a KM 1.
Cuando el movil alcanza FC3 desconecta la velocidad rapida yconecta la velocidad lenta (KM4).
KA1
--\1--
Len-
N----~--------~--------~--------~--------~-------KM4-Len
KMlRiip-
KM3 KAl KM2-Rap
AI completar el recorrido el rnovil, acciona FC4 que realiza el paro de KM4 y por tanto la velocidad lenta.
EI esquema dispone de enclavamientos que impiden la entrada de otro contactor que el que corresponda a lavelocidad que requiera el ciclo de marcha.
9Ejercicios de aplicaci6n para motores trifaslcos de dos 0 mas velocidades150
2) Motor
En este caso, el motor elegido es un motor trifasico de 2 velocidades con bobinados separados.
3) Circuito de potencia
EI circuito de potencia esta formado por dos inversores de giro, uno para cada velocidad, con sus correspondientesreles terrnicos de protecci6n y fusibles generales.
Este esquema de potencia esta representado en el capitulo 8, que trata de motores trifasicos con dos a masvelocidades.
4) Elementos del esquema
F3 - Fusible de protecci6n.Q1 - Interruptor rnonofasico.F1 - Contacto accionado por el rele termico del circuito de gran velocidad.F2 - Contacto accionado por el rele terrnico del circuito de pequeiia velocidad.PU - Pulsador de parada-urgencia.51 - Pulsador marcha (IDA).52 - Pulsador marcha (RETORNO).KM1 - Contactor de circuito de gran velocidad (Ida).KM2 - Contactor de circuito de gran velocidad (Retorno).KM3 - Contactor de circuito de pequeiia velocidad (Ida).KM4 - Contactor de circuito de pequeiia velocidad (Retorno).KA1 - Rele auxiliar.FC1 - Fin de carrera doble (desconexi6n-conexi6n).FC2 - Fin de carrera doble (desconexi6n-conexi6n).FC3 - Fin de carrera doble (desconexi6n-conexi6n).FC4 - Fin de carrera a la desconexi6n.M - Motor de dos velocidades con bobinados separados.
5) Aplicaci6n
Esta maniobra puede emplearse para el gobierno de un carro que se desplaza a derecha e izquierda.
EI carro, al lIegar a los extremos, reduce su velocidad.
Para cada desplazamiento, habra que pulsar marcha.
6) Observaci6n
En los ejercicios de aplicaci6n se ha elegido prioritariamente el motor de 2 velocidades con bobinados separadospor ser el esquema mas simple y resultar valido para ejemplos que puedan generalizarse a otros tipos demotores.
En el presente esquema, FC4 esta accionado (pulsado), por 10 que se ha representado abierto.
Ejercicios de aplicacion para motores trifaslcos de dos 0 mas velocidades
L 1
I
v Rap
FlV Hed
F2 I v LenF3
I~ 1CICLO •.I
N----~------~ 4_------4_ 4_------4_------4___KAI KMI KA2 KH2 KA3 KH3 KH 4
MOTOR DE 3 VELOCIDADES CON DOS BOBINADOS SEPARADOS. UNO DE ELLOS ENCONEXION DAHLANDER
1) Elementos del esquema
F1 - Contacto accionado por el rele terrnico del circuito de gran velocidad.F2 - Contacto accionado por el rele terrnico del circuito de media velocidad.F3 - Contacto accionado por el rele terrnico del circuito de lenta velocidad.F4 - Fusible de protecci6n del circuito de maniobra.51 - Pulsador marcha.52 - Pulsador de paro.KA1 - Temporizador ala conexi6n.KA2 - Temporizador ala conexi6n.KA3 - Temporizador ala conexi6n.KM1 - Contactor del circuito de gran velocidad.KM2 - Contactor de circuito de media velocidad.KM3 - Contactor de circuito de lenta velocidad.KM4 - Contactor de circuito de lenta velocidad.
9151
Esta publicaclon forma parte de una serie de tftulos publicados pornuestra editorial, que estudian todo 10 relativo a los Motores Electricos ensus diferentes campos de utilizacion. Los anteriores volurnenes han sidodedicados a la puesta en marcha y aplicaciones industriales de los masmodernos motores electricos.
En este tercer libro se ofrece al lector cuanto se relaciona con el estudio de lavariacion de velocidad, en motores electricos. campo sumamente sugestivoy util industrialmente, dado que los procesos industriales, rnaquinas 0 suselementos, requieren a menudo disponer de movimientos con determinadasvariaciones de velocidad.
La obra recopila los rnetodos mas eficaces y de implantacion mas recientepara conseguirlo y permitir al tecnico 0 estudioso de esa materia en EscuelasProfesionales y Tecnicas, la eleccion del sistema mas adecuado a susnecesidades 0 para resolver los problemas que se Ie planteen con todagarantfa de seguridad y de exito.
Paraninfo
ISBN 10: 84-283-1991-X
Tn. 'r"'!""·'9 788428 319911www.paraninfo.es