motores eléctricos variacion de velocidad

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

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(

PARANINFO

Motores electricos. Variacion de velocidad© Jose Roldan Viloria

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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.

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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


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.


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.


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


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.


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.

~


~-~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)

~


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.


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


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.~


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).


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.


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.


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


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


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


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.


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.


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.


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


MOTOVENTILADOR

1) Esquemade potencia

EI motor Ml esta refrigerado por el motoventilador M2.

Decriptivo en paqina siguiente.

U1 Vl 'vi1

MOTOR PRINCIPAL

R

c


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.


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


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.


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.


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.


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.


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


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


Po t

KAl KA4


173

L1

F2<"1

F4lJ-2

F6(9-3

F8 - --jI,,"4 Ul U2 U3 U4

F1 F2 F3 F4N------~~~~__~----------~----~~----~__~~

KA4KHl KA2 KA3KAl



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.


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


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).


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.


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


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


Inversi6n de giro

La inversi6n de la corriente se hace sobre el bobi-nado inducido.


a) Giro a derechaContactores: KM 1 + KM3.

b) Giro a izquierdaContactores: KM2 + KM3.


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.


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


Inversi6n de giro

La inversion de la corriente se hace sobre el bobi-nado inducido.


a) Giro a derechaContactores: KMl + KM2.

b) Giro a izquierdaContactores: KMl + KM3.


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.


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.


187

CURVAS CARACTERISTICAS DE LOSMOTORES DE CORRIENTE CONTINUA


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).


n

M

2


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.


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.


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


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.


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


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'


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


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.


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


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.


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


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.


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.


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.


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


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


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


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


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


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.


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.


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


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.


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.


M1 y M2 en serie. Bobinados de excitaci6n serie en paralelo.

3. 3.' VELOCIDAD. Velocidad econ6mica.


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.


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


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.


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


c) Con imanes cersmicos de alta inercia, resolver y f.e.m. sinusoidal inductiva


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.


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


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.


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.


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.


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

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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.


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)


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


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


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.


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.


339


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.


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.


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.


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.


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


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


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


11L2L3PE

1M'

VARIADORYCONTROL

MOTOR ESPECIAL

MOTOR UNIVERSAL


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


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


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.


55

Q1

Ll' L2'

INVERSOR DE GIRO PARA MOTOR TRIFASICO


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


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.


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.


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


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


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


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


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.


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


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.


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.


®

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


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


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

~


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


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


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,


L1-- •..•-------L1 L 2 L3 PE

F2

F1

KM1

F2

N----~------4_----~----KM1 KM2 LF2

VARIADOR MECANICO DE VElOCIDAD CON INVERSION DE GIRO


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.


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


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.


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


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


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.


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


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


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.


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.


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.


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.


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


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).


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


MOTOR TRIFASICO DE DOS VELOCIDADES, BOBINADO A-nINVERSION DE GIRO

mKMS

F1 F2

U2 V2 IN2 Ul V1 IN1


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


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.


MOTOR DE DOS VElOCIDADES, BOBINADO A-A/..INVERSION DE GIRO

Q 1


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..


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


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


Q1

8122


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


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)


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.


3.1) 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


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.)


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


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


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


Velocidades

U1-V1-W1U2-V2-W2U3-V3-W3

Contactores Alimentaci6n

Pequeiia velocidad (PV)Media velocidad (MV)Gran velocidad (GV)

KM1KM4KM2+KM3


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


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\)


>1.9

'"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


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



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.


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.


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E

E

MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VElOCIDADES, ENCONEXION DAHLANDER.DOS BOBINADOS SEPARADOS.


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

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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.

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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


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)


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w'"VI

N ,...~ ~"" ""

~ w""

~VI

N~:..:

N

~ Giro izquierda

II

d>II

Giro derechau...NVI

Bobinado B

Bobinado A

C>u..z


MOTOR TRIFASICO DE CUATRO VElOCIDADES, CON DOS BOBINADOS SEPARADOS ENCONEXION DAHLANDER.INVERSION DE GIRO


- 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.


- 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.


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


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



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


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


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


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


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


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


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.


. 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.


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


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.

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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

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