IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947
SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO INDUSTRIALES
MSC. ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947
COORDINACION EN LA ASOCIACIÓN DE APARATOS 1.- Definición de la coordinación.-La coordinación de las protecciones consiste en asociar un dispositivo de protección contra los cortocircuitos (fusibles o disyuntor magnético) con un contactor y un dispositivo de protección contra las sobrecargas, con el fin de interrumpir las corrientes de sobrecarga (1 a 10 veces la corriente nominal del motor) o de cortocircuito (> 10 veces la corriente nominal) lo más rápidamente posible y sin riesgo para las personas y las instalaciones. Las cuatro funciones básicas del arrancador(seccionamiento, protección contra los cortocircuitos, protección contra las sobrecargas y conmutación)El calibre de los aparatos que se asocian para formar un arrancador debe elegirse teniendo en cuenta la potencia del receptor controlado y la coordinación de las protecciones cuando se produzca un cortocircuito.
2.- Riesgo de soldadura de los contactos.-Cuando se produce un cortocircuito, los esfuerzos electrodinámicos son tales que repelen los contactos del contactor originando un arco eléctrico. La energía disipada produce una fusión local del metal delos contactos. Si los contactos se cierran cuando el metal aún está en fusión, existe riesgo de soldadura.
3.- Asociación de aparatos en la coordinación.-La norma IEC 947 exige que la coordinación de os equipos ITM, contactor y relé térmico sea ambivalente para: – una corriente de cortocircuito asignada convencional “Iq”, que define el fabricante del material (por ejemplo 50 kA en 400 Vpara un arrancador con fusibles + contactor + relé térmico). – una corriente de cortocircuito presumible “Ir”, que depende del calibre de empleo AC-3 del aparato, donde r
4.- Seccionador- Fusibles - Contactor - Relé térmico.- Los circuitos con fusibles incorporados consiguen un poder de corte muy elevado; el seccionador realiza la función de seccionamiento y el relé térmico la protección del motor contralas sobrecargas. En cambio, la necesidad de cortar simultáneamente todas las fases cuando se produce un cortocircuito, obliga a instalar un dispositivo de protección.
5.- Coordinación de las protecciones.-La coordinación de las protecciones es el arte de asociar un ITM (interruptor termomagnético) con un contactor y un relé térmico. Su objetivo es interrumpir, a tiempo y sin peligro para las personas ni para las instalaciones, una corriente de sobrecarga(de 1 a 10 veces la corriente nominal del motor) o una corriente de cortocircuito (> 10 veces la corriente nominal del motor). La corriente presumible de cortocircuito caracteriza la instalación en un punto determinado. Es el resultado de un cálculo en el que intervienen la potencia de la red, la tensión ylas impedancias en línea (cables, conexiones, transformadores, etc.). El ensayo de coordinación se realiza con una corriente asignada de cortocircuito conve ncional “Iq” definida por el fabricante del material (por ejemplo, 50 kA a 380 V para una salida-motor fusibles + contactor + relé térmico). La norma introduce una nueva corriente de cortocircuito presumible “Ir” que depende del calibre de empleo AC-3 del aparato, Ir
6.- Tipos de coordinación Para poder operar las cargas las normas IEC 947 establece ciertas criterios denominados tipos de coordinación, en tal sentido las cargas industriales más pesadas, tal como los motores eléctricos pueden ser operadas utilizando los siguientes tipos de coordinación:
Coordinación de tipo 1 (antiguamente “a” según IEC 292-1) Ningún peligro para las personas y para las instalaciones. Ningún componente aparte del contactor y del relé de sobrecarga puede dañarse. SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO INDUSTRIALES
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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947 El aislamiento debe conservarse después de la falla. Antes de poner en servicio nuevamente, puede ser necesaria la reparación del contactor y/o substitución o calibración del relé de sobrecarga. Los relés de sobrecarga deben ser seleccionados de modo que permitan el arranque y parada, así mismo nos indique el tipo de falla en su panel frontal. BARRAS DEL SISTEMA TRIFASICO
INTERRUPTOR
GUARDAMOTOR
AUTOMATICO
AUTOMATICO SOFT STARTER
CONTACTOR
CONTACTOR CONTACTOR
RELE TERMICO
MOTOR TRIFASICO MOTOR TRIFASICO
MOTOR TRIFASICO
COORDINACION TIPO I
COORDINACION TIPO II
COORDINACION TOTAL
Clases de tipos de coordinación
Coordinación tipo 2(antiguamente “c” según IEC 292-1) Ningún peligro para las personas y para las instalaciones. No es permitido ningún daño o desajuste del contactor; es admitido el riesgo que los contactos del contactor se peguen, siempre y cuando éstos puedan separarse fácilmente. El aislamiento debe conservarse después de la falla. El sistema de arranque debe poder funcionar nuevamente después del corto circuito. Antes de poner en servicio, es suficiente una rápida inspección. Mantenimiento reducido y rápida puesta en servicio después de la falla. Obviamente, en los tres casos antes deponer en servicio nuevamente es necesario eliminar la causa de la falla. Sólo se admite el riesgo de soldadura de los contactos del contactor, a condición de que puedan separarse fácilmente. Durante la prueba no se podrá sustituir ninguna pieza, con excepción de los fusibles, que deben ser sustituidos en su totalidad.
Coordinación total(IEC 947-6-2) Ningún peligro para las personas y para las instalaciones. No se permite ningún daño o soldadura en los componentes del sistema de arranque. Se puede poner en servicio nueva-mente sin precauciones particulares. Mantenimiento reducido y rápida puesta en servicio después de la falla. Cuando se tiene una máquina con una muy alta criticidad es conveniente protegerlo contra todo posible daño, para ello se tendrán que gobernar los parámetros siguientes: Corriente, Tensión, Frecuencia, Temperatura, etc. Los censores de los circuitos de los parámetros de la máquina deben ser instalados en las tres fases, además deben tener un circuito de gobierno común (consola), que me permita controlar la totalidad de las características de la máquina.
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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947 El diseño deberá considerar que cuando actúen los elementos de protección, no deberán ser reseteados automáticamente, es recomendable detectar cual ha sido la causa o motivo por el cual ha actuado. Esta nueva norma formaliza el concepto de “continuidad de servicio” .
BARRAS DEL SISTEMA
CUIDADOS EN LA SELECCIÓN DEL SOFT STARTER
Interruptor termomagnetico Idis = 1.2 In
Compruebe si se ha seleccio-nado el modelo apropiado para el motor y su tipo de aplicación. • Monte el soft starter de modo que haya una adecuada separación de la parte superior y del fondo, permitiendo la libre circulación de aire a través del tablero. • Conecte los cables de alimentación a los terminales de entrada L1, L2 y L3 del partidor. • Conecte los cables del motor a los terminales de salida T1, T2 y T3 del partidor. • Conecte un suministro de control a los terminales A1 y A2. •
Ir al catálogo IA elegido Reg. Térmica ……… Reg. Magnét. ……… Poder de corte ……..
Contactor Rele termico KM1 1.15 In. RT
Imin .. In .. Imax
Cables y platinas Idiseño = 1.25 In
Esquema típico de la coordinación total TIPO DE DEFECTO
% DE DEFECTO
% MEDIA
Sobrecarga térmica 46 - 18 Fallo de fase 22 --5 Humedad, polvo, aceite, etc. 21 - 15 Envejecimiento del aislante 10 --7 Defectos del rotor 13 -- 10 Defectos del cojinete 3 --7 Diversos 11 -- 5 BASADO EN 9000 CASOS DE DEFECTOS
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30 14 19 10 13 5 9
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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947 PROBLEMAS DE APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE ARRANQUE COORDINACION TIPO I SELECCIÓN DE ALIMENTADORES PRINCIPALES Y DERIVADOS SOLO PARA MAQUINAS ELECTRICAS Corriente Nominal N° 1 2 3 4 5
TIPOS DE ARRAQUES DIRECTO ESTRELLA - TRIANGULO SOFT STARTER VARIADORES VELOCIDAD AUTOTRANSFORMADOR
Capac. A 1.25 x Inom 1.25 x Inom 1.25 x Inom 1.25 x Inom 1.25 x Inom
ΔV
% 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
Corriente Arranque NORMA CNE CNE CNE CNE CNE
Iarran. A Ip/In x Inom 3.5 x Inom 4 x Inom 3 x Inom 3.5 x Inom
ΔV
NORMA
% 10 10 10 10 10
IEC 34 IEC 34 IEC 34 IEC 34 IEC 34
ARRANQUE DIRECTO A continuación presentamos el perfil del sistema unifilar del arranque directo denominado ARRANQUE DIRECTO MOELO 1, el cual va acompañado de los dimensionamientos de los interruptores, contactores, relés térmicos y cables utilizados en máquinas eléctricos.
ARRANQUE DIRECTO MODELO 1 DIMENSIONAMIENTO
Vn , Fn
ITM IA elegido
IA
1.2 In …...
Reg. Térmica Reg. Magnética
………
ICC
……….
Poder de corte
………
………
DIMENSIONAMIENTO
KM1
F1
M 3 In Vn RPM HP/KW
KM1
1.1 In.
F1
In.
Tienen una tolerancia de 10%.
DIMENSIONAMIENTO Datos técnicos nominales del motor trifásico.
Idiseño = 1.25 In Para cables y platinas
PROBLEMA N° 1.- Hacer el dimensionamiento y selección de los componentes del sistema de arranque del MATJA, marca WEG, de 50 HP, 2 Polos, 380 V, 60 Hz. L = 95 m, cable NYY triple en ducto, tiempo de arranque 4.5 segundos. Utilice el cable más adecuado. N° 1.- SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO COORDINACIÓN TIPO I ARRANQUE DIRECTO PARAMETROS ELECTRICOS ITEM 1
DESCRICION GENERAL MATJA 50 HP 2 POLOS
P
CABLE NYY TRIPLE
Pin EF F.P T L Inom Iarr Idisen HP KW V m A A A 50 42 0.89 0.87 380 75 73 622 91 Ip/In = 8.5
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ITM
K
R.T
Capac. ΔV In ΔV Iarr Idisen Comer Idisen Comer Idisen Comer A % % A A A A A A 157 1.11 9.43 88 100 81 80 73 64 - 82 RT 0.73 INSTALADO EN DUCTO CAT. AC3 CLASE 10 RM 7.5
Scu mm² 35
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IE-205 SISTEMAS DE ARRANQUE DE MATJA Y MATAR SEGÚN IEC947 Selección del cable de fuerza: Los cables alimentadores se dimensiona y seleccionan por:
1. Capacidad. I diseño = 1.25xIn
2. Caída de tensión a corriente nominal Scu = (0.0309xLxInxFP)/2.5%xVn 3. Caída de tensión por corriente de arranque Scu = (0.0309x(Ip/In)xInxL.FP)/10%xVn 4. Esfuerzo térmico de cable (todavía no se aplica – no hemos estudiado corto circuito)
El cable seleccionado tiene que cumplir con 1,2 y 3 al mismo tiempo. Luego la con figuración final de los cables es: 3-1x35mm² NYY triple + 1x 10 mm² TW + Ø 55 mm PVC SAP. El cable de tierra buscarlo en la siguiente tabla: Tabla 18 (Ver regla 060-812) Sección mínima de conductor de pu esta a tierra para canalizaciones y equipos de conexión Capacidad de conduccion del conductor de mayor sección de la acometida o el equivalente para conductores multiples que no excedan [A]
Sección cobre (mm²)
60 100 200 400 600 800 sobre 800
10 10 16 25 50 50 70
Selección del interruptor termomagnético: Idiseño = 1.2 x In
3x100 A
RT (regulación térmica) = In motor / In ITM = 69/100 = 0.73
Regular en 0.73
RT solicitado (0.5 -- 1) In RM (regulación magnética) = 1.2*8.5* In motor/In ITM = 1.2 x 8.5 x 73/100 = 7.5 Regular a 7.5 RM solicitado (2 -- 10) In
Selección del contactor: De la tabla mostrada se elige: La categoría AC3 Corriente del contactor 1.1 x In motor = 1.1x73 = 81 A según CAT: 3x95 A Tensión de la bobina : 120 V, 60Hz, 1NO + 1NC
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